Telekolleg - Integralrechnung Weg - Geschwindigkeit - Beschleunigung
Zunächst wollen wir in einem Experiment die Trägheitskraft messen, die auf ein beschleunigtes Pendel wirkt, das an der Armaturentafel eines PKW befestigt ist.
Das Gehäuse des Pendels wird an der Armaturentafel des PKW befestigt.
Durch einem Messversuch soll die Beschleunigung eines PKW ermittelt werden. Dazu wird die Trägheitskraft gemessen, die auf ein beschleunigtes Pendel wirkt.
Messversuch
Beim Anfahren im 1. Gang des Schaltgetriebes wird ein Spitzenwert von über 2 m/s² erreicht.
Das Pendel wird durch die Beschleunigungskraft so weit ausgelenkt, bis ein Gleichgewicht mit der Rückstellkraft, nämlich der Gravitationskraft, hergestellt ist. Das Gehäuse des Pendels wird an der Armaturentafel des PKW befestigt und so eingestellt, dass es im Ruhezustand den Wert 0 m/s2 anzeigt.
Im 2., 3. und 4. Gang werden nur etwa 1 m/s² und weniger erreicht.
Beim Anfahren in 1. Gang des Schaltgetriebes wird ein Beschleunigungsspitzenwert von über 2 m/s2 erreicht, im 2., 3. und 4. Gang sind es nur etwa 1 m/s2 und weniger.
Bei einer konstanten Geschwindigkeit von 100 km/h ist die Beschleunigung 0 m/s².
Bei einer konstanten Geschwindigkeit von 100 km/h ist die Beschleunigung wieder - wie im Stand - 0 m/s2.
Beim Bremsen zeigt das Pendel eine negative Beschleunigung bis zu 4 m/s² an.
Beim Bremsen schließlich wirkt die Trägheitskraft in Richtung der Fahrbewegung, das Pendel zeigt eine negative Beschleunigung bis zu 4 m/s2 an.
Ergebnis des Messversuchs
Das Ergebnis des Messversuchs
Als Ergebnis des Messversuchs lässt sich festhalten: Der Ausschlag des Pendels ist (bei relativ geringen Beschleunigungswerten a << g) proportional zur Beschleunigung.
Beschleunigung, Geschwindigkeit und Weg sind voneinander abhängig.
Mit einer solchen Beschleunigungsmessung lässt sich - wie aus der Physik bekannt - , wenn auch die zugehörigen Zeitabschnitte gemessen wurden, sowohl die Geschwindigkeit, wie auch der zurückgelegte Weg berechnen.