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Steptronic

Modellbildung zur Kraftdefinition

Die folgenden Modellbildungsaufgaben legen die Grundlage für alle Modelle aus der Dynamik. Alle Wirkungsgefüge aus der Dynamik haben dieselbe Grundstruktur wie in den folgenden Projekten. Dabei geht es darum, aus der Betrachtung der auf einen Körper wirkenden (Gesamt-)Kraft auf dessen Beschleunigungs-Zeit-, Geschwindigkeits-Zeit- und Weg-Zeit-Verhalten zu schließen. Lediglich das Zustandekommen der Kraft F, die hier als konstant angenommen ist, wird sich von Fall zu Fall ändern.

Arbeitsauftrag

JPAKMA: Modellbildung

Wirkungsgefüge zu F = d p d t

Das Projekt enthält das Modell eines Körpers der konstanten Masse m, welche vor dem Ablauf mit dem Schieberegler eingestellt werden kann. Die Kraft F ist konstant, also insbesondere auch unabhängig von m. Halten Sie das für ein realistisches Modell für den freien Fall? Wir werden später sehen, dass die Gravitationskraft nicht unabhängig von der Masse ist!

Vollziehen Sie die einzelnen Komponenten des Wirkungsgefüges nach:

  • Die Kraft F ist eine Konstante.
  • Der Impuls ist eine Sammelgröße, d.h. er summiert sich aus vielen kleinen Impulsänderungen auf, die durch die Kraft bewirkt werden.
  • Die Masse m ist auch konstant, kann aber vor dem Start per Schieberegler eingestellt werden.
  • Die Geschwindigkeit v ergibt sich aus p = m v .
  • Der zurückgelegte Weg s ergibt sich als Sammelgröße aus v d t (= Integration).

Arbeitsauftrag

JPAKMA: Modellbildung

Wirkungsgefüge zu F = m a (Spezialfall für konstante Massen)

Das Projekt enthält das Modell eines Körpers der konstanten Masse m, welche vor dem Ablauf mit dem Schieberegler eingestellt werden kann. Die Kraft F ist konstant, also insbesondere auch unabhängig von m. Halten Sie das für ein realistisches Modell für den freien Fall? Wir werden später sehen, dass die Gravitationskraft nicht unabhängig von der Masse ist!

Vollziehen Sie die einzelnen Komponenten des Wirkungsgefüges nach:

  • Die Kraft F ist eine Konstante.
  • Die Masse m ist auch konstant, kann aber vor dem Start per Schieberegler eingestellt werden.
  • Die Beschleunigung a ergibt sich aus F = m a .
  • Die Geschwindigkeit v ergibt sich als Sammelgröße aus a d t (= Integration).
  • Der zurückgelegte Weg s ergibt sich als Sammelgröße aus v d t (= Integration).

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