Mechanik
Kraftlabor
Beobachte, wie der Kasten unter einer konstanten Kraft gleichmäßig aus der Ruhe beschleunigt — a = F/m.
Kraftlabor — interaktive Mechanik-Simulation. Beobachte, wie der Kasten unter einer konstanten Kraft gleichmäßig aus der Ruhe beschleunigt — a = F/m. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Newtons zweites Gesetz
Eine Nettokraft auf einen Gegenstand erzeugt Beschleunigung: F = ma. Größere Kraft oder kleinere Masse bedeutet größere Beschleunigung.
Newtons zweites Gesetz verbindet Kraft, Masse und Beschleunigung. Wenn ein einzelner horizontaler Schub auf einen Kasten auf einem reibungslosen Boden einwirkt, ist die Nettokraft gleich diesem Schub. Der Kasten beschleunigt gleichmäßig von der Ruhe in Richtung der Nettokraft.
- F = ma
- a = F / m
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Sie schieben eine Kiste mit gleichmäßiger Kraft über einen reibungslosen Boden. Wenn Sie eine schwerere Kiste mit der gleichen Kraft schieben, beschleunigt sie dann schneller, langsamer oder mit der gleichen Geschwindigkeit wie eine leichtere Kiste?
Vorhersagen zum Abwägen
- Die schwerere Kiste beschleunigt schneller
- Beide Boxen beschleunigen gleich schnell
- Die schwerere Kiste beschleunigt langsamer
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Messe (kg)
- Angewandte Kraft (N)
Was Sie messen:
- Geschwindigkeit bei t = 1 s (m/s)
- Impuls bei t = 1 s (kg·m/s)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Force Lab-Preset. Eine einzelne Kiste ruht auf einem reibungsfreien Boden und wird von einer konstanten Kraft nach vorne gedrückt.
- Vergewissern Sie sich, dass die Geschwindigkeitssonde an der Box befestigt ist, und überprüfen Sie dann die Masse der Box und die Stärke der ausgeübten Kraft im Inspektorfeld.
- Stellen Sie für jede Zeile unten die Masse des Kastens und die Stärke der Kraft im Inspektor entsprechend ein, führen Sie die Simulation für genau 1 Sekunden (60 Frames) aus und lesen Sie die Geschwindigkeit der Sonde ab.
Maßgebende Gleichung
Newtons zweites Gesetz — F = m·a
Die Nettokraft auf ein Objekt ist gleich seiner Masse mal seiner Beschleunigung. Hier beschleunigt eine einzelne konstante Kraft die Box aus dem Ruhezustand, sodass die nach einer festgelegten Zeit gemessene Geschwindigkeit die Beschleunigung verrät, die diese Kraft erzeugt hat.
Schwung — p = m·v
Impuls ist Masse mal Geschwindigkeit. Jeder Versuch beginnt im Ruhezustand, daher zeigt der Impuls an der 1-Sekundenmarke, wie viel Bewegung der gleiche Stoß in Kästen unterschiedlicher Masse aufbaut.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Teilen Sie für jede Reihe die aufgebrachte Kraft durch die Masse. Wie verhält sich dieser Wert im Vergleich zu der Geschwindigkeit, die Sie nach 1 second gemessen haben? Welche Menge haben Sie gerade berechnet?
- Vergleichen Sie die Zeilen 1 und 3 (gleiche Kraft, unterschiedliche Masse). Wie stark veränderte die Verdoppelung der Masse die resultierende Geschwindigkeit nach demselben 1-Sekundenstoß?
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Dieser Boden ist reibungsfrei. Sagen Sie voraus, wie sich Ihre Geschwindigkeitswerte ändern würden, wenn auch eine kleine konstante Reibungskraft auf die Box wirken würde. Würde die Division der ausgeübten Kraft durch die Masse allein immer noch die resultierende Beschleunigung vorhersagen?
- Ein Einkaufswagen und ein beladener Lieferwagen können beide von einem Motor angetrieben werden, der die gleiche Kraft erzeugt. Erklären Sie anhand Ihrer Daten, warum sie nicht im gleichen Tempo schneller werden.
- AP Physics 1 — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Forces & Newton's laws
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- Willkommen beim Kraftlabor
- Kasten auswählen
- Abspielen drücken
- Gleichmäßige Beschleunigung
- Daten öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.