Beschleunigungsmessung an der Fahrbahn

Beschleunigungsmessung an der Fahrbahn
Physik Klasse 10

Protokoll und Auswertung einer Versuchsdurchführung

Wir messen die Zeit, die ein Wagen bei einer beschleunigten Bewegung für die Messtrecke 1 Meter braucht.

Tabelle 1:
Wir beschleunigen die Masse m mit verschiedenen Kräften.
Dabei bleibt die Masse konstant, die Kraft dagegen ist variabel.

f_0264

Danach können wir die jeweilige Beschleunigung aus dem Weg-Zeit-Gesetz berechnen.

f_0265

Das Ergebnis zeigt:
Je größer die beschleunigende Kraft bei gleicher Masse, desto größer die Beschleunigung.

Wir tragen die berechneten Beschleunigungswerte in Abhängigkeit zur beschleunigenden Kraft in ein Diagramm ein.

des_0312

Die Verbindung der eingetragenen Messpunkte ergibt eine Gerade, die durch den Nullpunkt verläuft.
Daraus lässt sich schließen:


Die Beschleunigung ist Proportional zur beschleunigenden Kraft

Anders ausgedrückt: a proportional F

Tabelle 2:
Wir beschleunigen verschiedene Massen mit der gleichen Kraft.
Dabei bleibt die Kraft konstant, die Masse ist variabel.

f_0266

Danach können wir wieder die jeweilige Beschleunigung aus dem Weg-Zeit-Gesetz berechnen.

f_0267

Das Ergebnis zeigt:
Je größer die Masse bei gleichbleibender beschleunigender Kraft, desto kleiner die Beschleunigung.

Wieder tragen wir die berechneten Beschleunigungswerte in Abhängigkeit zur beschleunigenden Kraft in ein Diagramm ein.

des_0313

Die Verbindung der eingetragenen Messpunkte ergibt dann eine Kurve, die einen Zusammenhang ahnen lässt, der reziproportional ist.

Mit anderen Worten:

Die Beschleunigung ist umgekehrt proportional zur beschleunigten Masse.

Als Formel: a proportional 1/m

Folglich gilt:
f_0268

Zusammenhang zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung

f_0269
Das ist das Newtonsche Kraftgesetz.

Beispiel

Mit welcher Kraft wird ein Testpilot der Masse m = 70 kg in den Pilotensitz gedrückt, der seine Maschine mit a = 40 m/s2 ( = 4 G ) beschleunigt?


f_0270
Das entspricht einer Gewichtskraft von 280 kg.


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