Wurf und Fall im Vergleich
Dies ist die virtuelle Version des
"Kugeltreffer-Experiments" in einer Art
"Stroboskopaufnahme".
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benötigt man die Java-Runtime-Environment.
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Der rote Ball kommt mit einer horizontalen Geschwindigkeit von
vx = 5 m/s auf einer Schiene von links angerollt.
In dem Augenblick, in dem er das Ende der Schiene erreicht, wird die Zeit
gestartet (t = 0 s).
Der Magnet (rechts) gibt genau in diesem
Augenblick die
graue
Kugel frei, die einen freien Fall
durchführt.
Die rote Kugel führt einen
waagrechten Wurf aus.
Man kann die Wurfbewegung der roten Kugel als die Überlagerung zweier unabhängiger Teilbewegungen ansehen:
1.) Bewegung in horizontaler Richtung.
Belasse zunächst die Geschwindigkeit auf dem vorgegebenen Wert (5
m/s).
Klicke zuerst "Reset" und dann mehrfach "Schritt
>>".
Wie kommt die rote Kugel in horizontaler Richtung (also von links nach
rechts) voran?
- Bei jedem Mausklick ( entspricht 0,05 s) bewegt sich die Kugel um
eine
Rasterlinie nach rechts, in der horizontalen
Richtung bewegt sie sich
also gleichförmig.
Die Strecke, die dabei jeweils zurückgelegt wird, ist s = vx*t = 5 m/s * 0,05 s = 0,25 m
( Du kannst dies nachprüfen, indem du jeweils mit der linken Maustaste in die Mitte der Kugel klickst, du bekommst dann in einem kleinen gelben Fenster die Ortskoordinaten angezeigt, die erste Zahl ist die x-Koordinate, die zweite Zahl die y-Koordinate )
2.) Bewegung in vertikaler Richtung.
Während sich die rote Kugel in horizontaler Richtung weiterbewegt, wirkt auf sie auch noch die (konstante) Gewichtskraft ein, die sie gleichzeitig nach unten beschleunigt. Sie führt also auch noch eine Fallbewegung aus.
Belasse zunächst die Geschwindigkeit auf dem
vorgegebenen Wert (5
m/s).
Klicke zuerst "Reset" und dann mehrfach "Schritt
>>".
- Wie weit unterhalb der blauen Nulllinie befinden sich die rote und die graue Kugel jeweils zum gleichen Zeitpunkt?
3.) Treffer oder nicht?
Verändere nun auch die horizontale Geschwindigkeit.
Der Magnet befindet sich 4,0 m vom rechten
Rand der Schiene entfernt.
Die Schiene ist 2,75 m oberhalb des
Fußbodens.
- Was geschieht, wenn du sie größer als in der Grundeinstellung (5 m/s) machst?
- Was geschieht, wenn du sie kleiner als in der Grundeinstellung machst?
- Kannst du (allgemein) angeben, wie schnell die Kugel in horizontaler Richtung mindestens sein muss, damit sich die beiden Kugeln noch oberhalb des Bodens treffen?
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Die Simulationen entstanden mit Hilfe von Physlets von Wolfgang
Christian und Mario Belloni vom Davidson College, USA (Copyright
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