PhysProf - Gleichförmige Bewegung - Gleichförmig beschleunigte Bewegung
Fachthemen: Gleichförmige Bewegung und gleichförmig beschleunigte Bewegung
PhysProf - Kinematik - Ein Programm zur Visualisierung physikalischer Sachverhalte mittels Simulationen und 2D-Animationen zur Erlangung des Wissens der Grundlagen der Physik sowie für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Lehrer, Ingenieure und alle die sich für Physik interessieren.
Online-Hilfe für das Modul
zur Durchführung von Untersuchungen bzgl. der
geltenden Gesetze der Bewegungslehre bei der Ausführung gleichförmig
und gleichförmig beschleunigter Bewegungen.
Dieses Teilprogramm ermöglicht die Durchführung interaktiver Analysen zu diesem Fachthema und eine Untersuchung der entsprechenden physikalischen Sachverhalte.
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Themen und Stichworte zu diesem Modul: |
Gleichförmige Bewegung und gleichförmig beschleunigte Bewegung
Mit Hilfe des Unterprogramms [Mechanik I] - [Gleichförmige und gleichförmig beschleunigte Bewegung] können Untersuchungen zu den physikalischen Fachgebietsthemen Gleichförmige Bewegung und Gleichförmig beschleunigte Bewegung durchgeführt werden.
1. Gleichförmige Bewegung
Ein Körper, welcher sich bewegt ohne eine Beschleunigung oder Abbremsung zu erfahren, vollführt eine gleichförmige Bewegung. Diese lässt sich beschreiben durch die Formel:
Hierbei sind:
v: Geschwindikeit [m/s]
s: Weg [m]
t: Zeit [s]
2. Gleichförmig beschleunigte Bewegung
Als Beschleunigung wird die zeitliche Änderung der Geschwindigkeit bezeichnet. Nimmt die Geschwindigkeit gleichmäßig zu, so ist die Beschleunigung positiv; nimmt sie ab, so ist sie negativ. Die Beschleunigung bei einer gleichförmig beschleunigten Bewegung ist konstant.
Weg-Zeit-Gesetz:
Geschwindigkeits-Zeit-Gesetz:
Hierbei sind:
v: Geschwindigkeit [m/s]
s: Weg [m]
t: Zeit [s]
a: Beschleunigung [m/s²]
Aus diesen Zusammenhängen und dem o.a. Weg-Zeit-Gesetz lassen sich weitere Zusammenhänge ableiten.
Ohne Anfangsgeschwindigkeit:
Nimmt die Geschwindigkeit aus der Ruhe heraus zu, so gilt zudem folgendes:
v: Geschwindigkeit nach Ablauf der Zeit t [m/s]
s: Weg, welcher in der Zeit t zurückgelegt wurde [m]
t: Zeit [s]
a: Beschleunigung [m/s²]
Mit Anfangsgeschwindigkeit:
Ist eine Anfangsgeschwindigkeit v0 ohne bereits zurückgelegten Weg vorhanden, so gelten folgende Zusammenhänge:
Wird der zur Zeit t0 bereits zurückgelegte Weg s0 berücksichtigt, so gilt:
Hierbei sind:
v0: Anfangsgeschwindigkeit [m/s]
v: Endgeschwindigkeit [m/s]
s: Weg, welcher in der Zeit t zurückgelegt wurde [m]
t: Zeit [s]
a: Beschleunigung [m/s²]
Programmbedienung - Beispiel
Die aufgeführten Zusammenhänge können in diesem Unterprogramm untersucht werden. Um Sachverhalte zu diesem Fachthema zu analysieren, sollten Sie folgende Vorgehensweise anwenden:
Wählen Sie durch die Aktivierung des entsprechenden Kontrollschalters, ob Sie eine Gleichförmige Bewegung oder eine Gleichförmig beschleunigte Bewegung untersuchen möchten.
Gleichförmige Bewegung:
Legen Sie mit Hilfe des Rollbalkens Geschwindigkeit v fest, mit welcher Geschwindigkeit v sich das abgebildete Fahrzeug bewegen soll. Durch die Positionierung des Rollbalkens Zurückgel. Weg s stellen Sie den Wert für den Weg s ein, den das Fahrzeug bereits zurückgelegt hat, wenn es die festgelegte Geschwindigkeit besitzt.
Gleichförmig beschleunigte Bewegung:
Positionieren Sie den Rollbalken Beschleunigung a um festzulegen, mit welchem Beschleunigungswert a der Bewegungsablauf durchgeführt werden soll. Den vom Fahrzeug bereits zurückgelegten Weg s stellen Sie mit Hilfe des Rollbalkens Zurückgel. Weg s ein. Die Benutzung des Rollbalkens Anfangsgeschw. v erlaubt es, dem Fahrzeug eine Anfangsgeschwindigkeit v zuzuweisen.
Starten können Sie die Simulation indem Sie die Schaltfläche Start bedienen. Durch einen Klick auf die Schaltfläche Urzustand können Sie die grafische Darstellung wieder in den Anfangszustand zurückversetzen lassen. Die Aktivierung des Menüpunkts Option - Dauer-Simu erlaubt die Durchführung einer Endlos-Animation. In den dargestellten Diagrammen wird das Verhalten der Geschwindigkeit (Weg-Zeit-Diagramm) und der Beschleunigung (Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm) ausgegeben.
Eine kleine Übersicht in Form von Bildern und kurzen Beschreibungen über einige zu den einzelnen Fachthemengebieten dieses Programms implementierte Unterprogramme finden Sie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Mechanik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Elektrotechnik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Optik - Kurzinfos zum Themengebiet Thermodynamik sowie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zu sonstigen Themengebieten.
Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Gleichförmig beschleunigte Bewegung sowie unter Wikipedia - Bewegung zu finden.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu diesem Fachthema, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks
auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
4-Takt-Ottomotor - Impulssatz - Gleichförmige und gleichförmig beschleunigte Bewegung - Bewegung und Geschwindigkeit - Geschwindigkeit und Beschleunigung - Wellen - Druck in Flüssigkeiten - Ideale Strömung - Kinetische und potentielle Energie - Brownsche Bewegung - Molekularbewegung - Harmonische Schwingungen - Kreisbahnbewegung - Auftrieb - Geneigte Ebene - Freier Fall - Waagerechter und schiefer Wurf - Pendel - Chaos-Doppelpendel - Gedämpfte mechanische Schwingung - Rolle und Flaschenzug - Balkenwaage - Hebelgesetz - Zweites Newtonsches Gesetz - Drittes Newtonsches Gesetz - Mechanische Arbeit - Hookesches Gesetz
Durch die Nutzbarkeit vieler implementierter grafischer Features bestehen vielseitige gestaltungstechnische Möglichkeiten, ausgegebene Grafiken in entsprechenden Unterprogrammen auf individuelle Anforderungen anzupassen. Durch die freie Veränderbarkeit von Parametern und Koordinatenwerten bei der Ausgabe grafischer Darstellungen, besteht in vielen Modulen zudem die Möglichkeit, Veränderungen an dargestellten Gebilden und Zusammenhängen manuell oder durch die Verwendung automatisch ablaufender Simulationsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren.
Es verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 1600 Seiten.
Eine Übersicht aller in MathProf 5.0 zur Verfügung stehender Programmteile finden Sie im MathProf - Inhaltsverzeichnis, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.
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