Mechanik
Wurfbewegung
Beobachte die parabolische Bahn, wie die Schwerkraft den Weg nach unten krümmt.
Wurfbewegung — interaktive Mechanik-Simulation. Beobachte die parabolische Bahn, wie die Schwerkraft den Weg nach unten krümmt. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Unabhängigkeit der Bewegungsrichtungen
Horizontale und vertikale Bewegung sind unabhängig. Die horizontale Geschwindigkeit bleibt konstant (Luftwiderstand ignoriert), während die Schwerkraft das Objekt nach unten zieht.
Galilei zeigte, dass die horizontale Bewegung eines Wurfs seine vertikale Fallbewegung nicht beeinflusst. Du kannst die Bewegung als zwei separate Probleme behandeln: konstante Geschwindigkeit entlang x und konstante Beschleunigung entlang y durch die Schwerkraft. Wenn man sie kombiniert, ergibt sich eine Parabel.
- x = v₀ cos θ · t
- y = v₀ sin θ · t − ½gt²
- Reichweite R ≈ (v₀² sin 2θ) / g
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.
Leitfrage
Wenn Sie den Ball schneller abfeuern, wie ändern sich dann seine kinetische Energie beim Abschuss und seine maximale Höhe?
Vorhersagen zum Abwägen
- Beides nimmt zu
- Sie bleiben gleich
- Die kinetische Energie nimmt zu, aber die Höhe bleibt gleich
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Masse m (kg)
- Startgeschwindigkeit v (m/s)
Was Sie messen:
- KE = ½mv² (J)
- Maximale Höhe h (m)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Projektilsimulation und drücken Sie Zurücksetzen.
- Aktivieren Sie die Geschwindigkeitssonde und die Höhenanzeige — die Höhe wird vom BODEN gemessen, nicht vom Startpunkt, daher ist die feste Starthöhe des Balls von 1,2 m darin enthalten.
- Stellen Sie unten die Startgeschwindigkeit für jeden Versuch ein, drücken Sie „Play“ und zeichnen Sie die Spitzenwerte auf.
Maßgebende Gleichung
Kinetische Energie — KE = ½·m·v²
Die Bewegungsenergie beim Start, basierend auf der Masse und der Startgeschwindigkeit, die Sie für jeden Versuch festlegen.
Gravitative potenzielle Energie — PE = m·g·h
Die am Scheitelpunkt des Balles gespeicherte Energie wird aus der Höhe des Balles über dem BODEN gemessen — nicht über dem Startpunkt. Da dieser Start unter einem Winkel erfolgt (nicht direkt nach oben), wird nur die vertikale Komponente der Startgeschwindigkeit in zusätzliche Höhe über dem Start umgewandelt: Sie trägt unter diesem Winkel 64 % der kinetischen Startenergie (der Rest bleibt horizontale Bewegung, noch am Scheitelpunkt vorhanden). Aber die abgelesene Höhe beinhaltet auch die feste Starthöhe des Balles von 1.2 m über dem Boden, daher ist die potenzielle Energie am Scheitelpunkt m·g·(1.2 m + rise) — nicht einfach 0.64× die kinetische Startenergie, und das Verhältnis zwischen ihnen ändert sich mit der Geschwindigkeit, anstatt konstant zu bleiben.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Zeigen Sie Ihre Arbeit bei der Berechnung von KE = ½mv² für einen Versuch und vergleichen Sie sie mit der kinetischen Energieanzeige der Simulation.
- Beschreiben Sie die Beziehung zwischen der kinetischen Energie des Starts und der maximalen Höhe. Ist es linear? Nennen Sie Zahlen aus Ihrer Tabelle.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Welcher Startwinkel ergibt bei einer festen Geschwindigkeit die größte maximale Höhe? Erklären Sie, warum.
- Echte Projektile erreichen nicht die Höhe, die Ihre Tabelle vorhersagt. Wohin geht die fehlende Energie?
- AP Physics 1 — Unit 1: Kinematics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 1: Kinematics
- IB Physics — A.1 Kinematics
- General High School Physics — Motion & kinematics
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Vorhersage: Was passiert mit der maximalen Höhe?
- Ändern: Startgeschwindigkeit auf 8 m/s setzen
- Ausführen: zwei Versuche erfassen
- Graph ablesen
- Erklären: Was hast du beobachtet?
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.