Physik im anfahrenden Zug.

Dieses Applet stellt die Bewegung eines anfahrenden Zuges dar. Die auftretenden Kräfte werden auf Wunsch angezeigt. Man kann zwischen der Sichtweise des ruhenden Beobachters (Bildschirm) und der des mitbewegten Beobachters (im Zugwaggon) wählen.

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Nicht starten, bevor im Appletfeld das Rasternetz verschwunden ist und Gegenstände sichtbar sind.
Dies kann durchaus bis zu 5 Sekunden oder länger dauern.

Fragen / Aufgaben:

1.) Der Kinderwagen ist frei beweglich.

1.1.) Beschreibung aus Sicht des ruhenden Beobachters (Rudi).

Wähle zunächst "ruhender Beobachter (Rudi)" und lasse die Kraftpfeile nicht zeichnen.

• Wie beschreibt Rudi die Bewegung des Kinderwagens im anfahrenden Zug?
• Wie erklärt er das Verhalten des Kinderwagens?
• Wirkt für Rudi eine Kraft auf den Kinderwagen?

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.

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1.2.) Beschreibung aus Sicht des bewegten Beobachters (Bernd).

Wähle nun"bewegter Beobachter (Bernd)" und lasse die Kraftpfeile zeichnen.

• Wie beschreibt Bernd die Bewegung des Kinderwagens?
• Wie erklärt Bernd, dass der Kinderwagen plötzlich auf ihn zu fährt?
• Kann er angeben, wer oder was den Kinderwagen in Bewegung versetzt?

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2.) Der Kinderwagen ist über eine Feder befestigt.

Bernd ist es leid, dass ihm der Kinderwagen immer wieder über die Füße fährt, wenn der Zug an einer Station anfährt!
Er beschließt daher den Kinderwagen mit Hilfe einer Schraubenfeder am linken Ende des Zugwaggons anzubinden.
Die Schraubenfeder wird damit auch zu einer Art Federkraftmesser, der uns anzeigt, welche Kräfte wirken.

2.1.) Beschreibung aus Sicht des bewegten Beobachters (Bernd).

Klicke auf "Feder zeichnen" um den Kinderwagen anzubinden. Bleibe zunächst bei der Betrachung durch den bewegten Beobachter (Bernd).

• Warum bleibt der Kinderwagen nun in einer bestimmten Position stehen?
• Wie begründet Bernd, dass der Kinderwagen gerade dort stehen bleibt?
• Wie argumentiert er mit den auftretenden Kräften?

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2.2.) Beschreibung aus Sicht des ruhenden Beobachters (Rudi).

Kehre nun zur Sichtweise des ruhenden Beobachters (Rudi) zurück. Lasse die Kräfte anzeigen und den Wagen über die Feder angebunden.

• Wie interpretiert Rudi die Verlängerung der Feder?
• Welchen Zwecke erfüllt für ihn die Federkraft?
• Wie groß muss diese Kraft sein, damit der Kinderwagen mit dem Zugwaggon "Schritt halten" kann?

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Die Simulationen entstanden mit Hilfe von Physlets von Wolfgang Christian und Mario Belloni vom Davidson College, USA (Copyright Hinweise)  © Javascript dieses Problems: Klaus-Dieter Grüninger, Landesbildungsserver Baden-Württemberg