Beschleunigungsmessung an der Fahrbahn Physik Klasse 10

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.

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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