Zuerst stelle die die Daten einer Beschleunigungsmessung an der Fahrbahn zur Verfügung. Danach zeige ich, dass die Beschleunigung proportional zur beschleunigenden Kraft ist. Schließlich erkläre ich den Zusammenhang zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung.
Protokoll und Auswertung einer Versuchsdurchführung zur Beschleunigungsmessung an der Fahrbahn
Wir messen die Zeit, die ein Wagen bei einer beschleunigten Bewegung für die Messtrecke einen Meter braucht.
Tabelle 1:
Wir beschleunigen die Masse m mit verschiedenen Kräften.
Dabei bleibt die Masse konstant, die Kraft dagegen ist variabel.
Danach können wir die jeweilige Beschleunigung aus dem Weg-Zeit-Gesetz berechnen.
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.
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.
Danach können wir wieder die jeweilige Beschleunigung aus dem Weg-Zeit-Gesetz berechnen.
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.
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:
Zusammenhang zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung
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?
Das entspricht einer Gewichtskraft von 280 kg.
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