Über dieses Experiment
Newtons zweites Gesetz verknüpft eine Ursache, die resultierende Kraft, mit einer Wirkung, der Beschleunigung. Wenden Sie eine horizontale Kraft mit Vorzeichen auf einen Wagen an und vergleichen Sie Kraft-Beschleunigungs-Geraden für verschiedene Massen. Der Pfeil zeigt die Richtung der resultierenden Kraft, während die Messwerte die Bewegung nach der ausgewählten Zeit vorhersagen.
Lernziele
- Untersuche, wie sich die Nettokraft auf die Beschleunigung auswirkt, während die anderen Variablen konstant gehalten werden.
- Nutze das Diagramm und die Messwerte, um eine Vorhersage zu überprüfen.
- Erkläre die physikalischen Annahmen und wo dieses Modell nicht mehr gilt.
Anleitung
- 1Lass die Masse bei 3 kg. Verdopple die Kraft von 6 N auf 12 N und vergleiche die Beschleunigung.
- 2Wähle „Beschleunigung“ aus, speichere die Kurve und verdopple dann die Masse auf 6 kg. Vergleiche die Steigungen bei derselben Kraft.
- 3Wirke eine negative Kraft aus. Erkläre die Vorzeichen von Geschwindigkeit und Verschiebung.
- 4Stelle die Nettokraft auf null ein. Was sagt das Modell für diesen anfangs ruhenden Wagen voraus?
Das Modell
Annahmen
- Die Masse bleibt konstant, der Wagen startet aus dem Stillstand, und die eingegebene Kraft ist die horizontale Nettokraft.
- Gewichtskraft und Stützkraft heben sich in vertikaler Richtung auf. Reibung und Luftwiderstand fehlen.
Im Unterricht ausprobieren
- Q1Welche Nettokraft beschleunigt einen Wagen mit einer Masse von 4 kg mit 2,5 m/s²?
- Q2Warum führt die doppelte Masse bei gleicher Kraft zur halben Beschleunigung?
Häufig gestellte Fragen
Ist die Kraft die aufgebrachte Kraft oder die Nettokraft?
Es ist die horizontale Nettokraft, nachdem alle horizontalen Kräfte addiert wurden. In diesem Modell gibt es keinen Widerstand.
Bedeutet eine Kraft von null immer eine Geschwindigkeit von null?
Nein. Eine Nettokraft von null bedeutet eine konstante Geschwindigkeit. Dieses spezielle Modell startet aus dem Stillstand, daher ist seine Geschwindigkeit null, wenn die Kraft null ist.