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Drücken und Ziehen

GrundschulePhysikEntgegengesetzte konstante Kräfte in einer Dimension mit einer Schwelle für Trockenwiderstand, ausgehend vom Stillstand

Ziehe einen der beiden orangefarbenen Kraftgriffe seitwärts und setze dann den Wagen in Bewegung. Gleiche die beiden Kräfte aus oder kehre die Seite um, die die Oberhand hat.

3D

Ziehe den Apparat, um ihn anzupassen. Ziehe den Hintergrund, um ihn zu drehen. Scrolle zum Zoomen.

Messprotokoll

Ändere die Einstellungen, teste eine Vorhersage und speichere das Ergebnis. Es werden bis zu 12 Momentaufnahmen gespeichert.

Über dieses Experiment

Ziehe an den Griffen auf beiden Seiten eines Spielzeugwagens. Gleiche die Kräfte aus, mache eine Seite stärker und vergleiche, wie Masse und Schienenwiderstand die resultierende Bewegung verändern.

Lernziele

  • Finde Richtung und Betrag der resultierenden Kraft.
  • Sage voraus, wann ein Wagen bei ausgeglichenen Kräften in Ruhe bleibt.
  • Vergleiche die Beschleunigung, wenn dieselbe Kraft auf unterschiedliche Massen wirkt.

Anleitung

  1. 1Führe den Versuch mit den voreingestellten ungleichen Kräften durch und notiere, in welche Richtung sich der Wagen bewegt.
  2. 2Gleiche die Kräfte an den Griffen aus und wiederhole den Versuch aus der Ruhe.
  3. 3Kehre die Kräfte um und vergleiche die vorzeichenbehaftete Verschiebung.
  4. 4Erhöhe den Gleitwiderstand so weit, dass der Wagen gehalten wird, und verstärke dann eine Kraft, bis er sich bewegt.

Das Modell

Die positive Richtung zeigt nach rechts.
Diese Ausdrücke gelten, nachdem die resultierende Kraft den Widerstand überwunden hat und der Körper aus der Ruhe startet.

Annahmen

  • Jede Parameteränderung startet einen neuen Versuch aus der Ruhe. Die Kräfte wirken auf derselben Linie und bleiben während eines Versuchs konstant.
  • Der Gleitwiderstand kann eine wirkende Kraft bis zum eingestellten Grenzwert ausgleichen. Sobald der Wagen gleitet, entspricht sein Betrag diesem Grenzwert.
  • Das Modell berücksichtigt weder Rollträgheit noch Luftwiderstand oder Kollisionen mit dem Streckenende. Die Ansicht verwendet einen festen Entfernungsmaßstab und folgt dem Wagen in der Nähe des Bildrandes.

Im Unterricht ausprobieren

  1. Q1Was passiert, wenn gleich große Kräfte in entgegengesetzte Richtungen ziehen?
  2. Q2Wie kann eine von null verschiedene wirkende Kraft mit einer resultierenden Kraft von null einhergehen?

Häufig gestellte Fragen

Warum bleibt der Wagen manchmal stehen, wenn die Griffe unterschiedlich stark gezogen werden?

Der statische Widerstand gleicht ihren Unterschied aus, solange dieser unter dem festgelegten Widerstandsgrenzwert liegt.

Bedeuten ausgeglichene Kräfte immer, dass die Geschwindigkeit null ist?

Sie bedeuten, dass die Beschleunigung null ist. Bei jedem Durchlauf wird diese Aktivität auf den Ruhezustand zurückgesetzt; das Trägheitsexperiment zeigt separat ausgeglichene Kräfte bei einer Geschwindigkeit ungleich null.