Physik im Aufzug
Dieses Applet stellt die Bewegung eines Aufzuges dar. Die auftretenden Kräfte werden auf Wunsch angezeigt. Man kann zwischen der Sichtweise des ruhenden Beobachters (Bildschirm) und der des mitbewegten Beobachters (im Aufzug) wählen.
Wenn eine Beschleunigung oder ein Bremsen erfolgt, wird dies durch einen blauen Pfeil links bei "a =" angezeigt.
Das Applet ist ziemlich rechenintensiv. Das Laden kann daher etwas
dauern.
Nicht starten, bevor im Appletfeld das Rasternetz verschwunden ist und
Gegenstände sichtbar sind.
Dies kann durchaus bis zu 10 Sekunden dauern.
Man kann die Animation mit "Pause" jederzeit unterbrechen und
mit "Start" fortsetzen. Es sind zwei Wiedergabegeschwindigkeiten möglich (10 oder 20 Bilder je
Sekunde). |
| Farben der Pfeile : | Gewichtskraft (Kugel) | Federkraft | Zusatzkraft / Trägheitskraft | Beschleunigung a |
Fragen / Aufgaben:
Beschreibung aus Sicht des ruhenden Beobachters.
Wähle zunächst "ruhender Beobachter" und lasse die Kraftpfeile nicht anzeigen.
Du bist der ruhende Bebobachter, der die Bewegung der Kugel im
gläseren Aufzug von außen aus beobachtet.
Klicke auf "Start".
- Versuche das Verhalten der Kugel mit der Massenträgheit zu erklären.
- Wie verhält sich die Kugel in den einzelnen Bewegungsabschnitten?
Wenn dir die Bewegung zu schnell verläuft, dann schaue sie dir mit 10 Bildern je Sekunde (Auswahlfeld Wiedergabegeschwindigkeit) oder in den entsprechenden Zeitabschnitten mit "Schritt" an.
Bleibe bei "ruhender Beobachter" und lasse nun die Kraftpfeile anzeigen (Klick in die Auswahlbox).
- Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Verlängerung der Feder und der Federkraft?
- Die Schwerkraft der Kugel bleibt immer
gleich.
Wie wirken die Federkraft und die Schwerkraft in den einzelnen Abschnitten der Bewegung zusammen? - In welchen Abschnitten der Bewegung ist die resultierende Kraft nicht 0?
- In welche Richtung ist die resultierende Kraft orientiert?
- Vergleiche die Richtung der resultierenden
Kraft und die Richtung der Beschleunigung.
Wozu dient die resultierende Kraft aus Sicht des ruhenden Beobachters also?
Beschreibung aus Sicht des mitbewegten Beobachters.
Klicke "mitbewegter Beobachter" und lasse die Kraftpfeile nichtanzeigen.
Natürlich bist du schon einmal mit einem Aufzug gefahren und kennst das seltsame Gefühl wenn der Aufzug beschleunigt oder abbremst. Versuche die Bewegung mit den Augen des Beobachters im Aufzug zu beschreiben.
- Versuche zu beschreiben, wann und in welche Richtung Kräfte auf den Beobachter wirken.
Der mitbewegte Beobachter kann sich diese seltsamen Kräfte nicht erklären. Wir als außenstehender Beobachter wissen, dass sie von der Massenträgheit (auch des Beobachters im Aufzug!) herkommen und nennen sie daher Trägheitskräfte.
Lasse nun die Kraftpfeile der Kräfte auf die Kugel anzeigen.
- Wann treten Trägheitskräfte auf?
- Vergleiche die Richtung der Trägheitskräfte auf die Kugel und den mitbewegten Beobachter.
- Wie erklärt der mitbewegte Beobachter das Zusammenspiel der Kräfte?
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Die Simulationen entstanden mit Hilfe von Physlets
von Wolfgang Christian und Mario Belloni vom Davidson College, USA (Copyright Hinweise) |
