An­lei­tung zu Tra­cker

Ziele:

• Ein­füh­rung in die Vi­deo­ana­ly­se-Soft­ware Tra­cker
• Aus­wer­tung der Daten durch Re­gres­si­on und Mo­dell­bil­dung

Be­nö­tig­te Ma­te­ria­li­en:

• Lap­top mit Soft­ware
• Smart­pho­ne oder Di­gi­tal­ka­me­ra
• Sta­tiv
• Evtl. Ma­te­ria­li­en (Ku­geln, ...) um Be­we­gun­gen durch­zu­füh­ren

Hin­wei­se:

Nach der In­stal­la­ti­on der Soft­ware soll­te man den zu ver­wen­den­den RAM-Spei­cher er­hö­hen um ge­nü­gend Ar­beits­spei­cher zur Ver­fü­gung zu stel­len. Dazu klickt man oben links auf ge­nutz­tes RAM

Im Menu Set­zen der RAM-Größe kann nun der ge­wünsch­te Ar­beits­spei­cher ein­ge­stellt wer­den.

Dies muss nur ein­mal durch­ge­führt wer­den!

Kurz­an­lei­tung: Vi­deo­ana­ly­se mit Tra­cker

Ma­te­ria­li­en:

• Video: Be­we­gung eines Ro­bo­ters (Be­we­gun­g_1.avi)
• PC mit der Vi­deo­ana­ly­se-Soft­ware Tra­cker ¹

¹ Die ak­tu­el­le Ver­si­on fin­det man unter: http://​phys­lets.​org/​tra­cker/

Laden des Vi­de­os:

Lade die Datei „Be­we­gun­g_1.avi“, die Du von dei­nem Leh­rer be­kom­men hast durch Kli­cken auf das Sym­bol Öff­nen.

Video ab­spie­len:

Video ana­ly­sie­ren:

Um ein Video zu ana­ly­sie­ren müs­sen fol­gen­de Punk­te durch­ge­führt wer­den:

1. Unter Clip-Ein­stel­lun­gen die Bild­ra­te (Bil­der pro Se­kun­de) fest­le­gen: Hier 30 Bil­der pro Se­kun­de

2. Den Maß­stab fest­le­gen:

   Neu → Ka­li­brie­rungs­maß­stab

   Man legt die Enden des Maß­sta­bes (ge­drück­te linke Maus­tas­te) auf die Enden der Skala.

   

   Gibt man als Länge 0,3 ein, so legt man die Ein­heit der Länge auf Meter fest. Gibt man da­ge­gen als Länge 30 ein, so ist die Län­gen­ein­heit cm (usw.).

3. 

   Das KO-Sys­tem fest­le­gen:

   Den Ur­sprung des KO-Sys­tems legt man auf die Po­si­ti­on, an der sich der Wagen zum Zeit­punkt be­fin­det. Das KO-Sys­tem lässt sich am Ur­sprung mit ge­drück­ter lin­ker Maus­tas­te ver­schie­ben. Die po­si­ti­ve Be­we­gungs­rich­tung (hier nach links) soll der po­si­ti­ven Recht­sach­se (x) ent­spre­chen. Das KO-Sys­tem lässt sich durch Dre­hen an der x-Ein­heit (s. Pfeil) mit ge­drück­ter lin­ker Maus­tas­te ver­än­dern.

   Das Sicht­fens­ter soll­te nun wie rechts dar­ge­stellt aus­se­hen.

4. Spur (Track) er­stel­len:

   Wähle dazu NEU und dann Punkt­mas­se. Nun gibt es zwei Mög­lich­kei­ten:

   Aus­wer­tung von Hand:

   Bei ge­drück­ter SHIFT-Taste kann die Po­si­ti­on der Ob­jek­tes Bild für Bild be­stimmt wer­den. Dazu klickt man je­weils auf die ent­spre­chen­de Po­si­ti­on, dann wird au­to­ma­tisch das nächs­te Bild des Fil­mes ge­la­den.

   

   Au­to­track:

   Drückt man die CTRL+SHIFT-Taste gleich­zei­tig und wählt mit Linksklick das zu un­ter­su­chen­de Ob­jekt aus, wer­den die nach­fol­gen­den Bil­der au­to­ma­tisch nach dem ge­wähl­ten Aus­schnitt durch­sucht und die Po­si­ti­on so von selbst be­stimmt. Stel­le dazu die Größe des zu su­chen­den Be­rei­ches mit (1) ein, den Un­ter­su­chungs­rah­men (2) so, dass die nächs­te Po­si­ti­on im Film in­ner­halb die­ses Be­rei­ches liegt.

    

   

   Durch Drü­cken auf die Suche-Taste im Au­to­tra­cker-Fens­ter kann man die Suche star­ten. Wenn eine Po­si­ti­on nicht er­kannt wird, wird dies an­ge­zeigt. Nun kann man mit ge­drück­ter SHIFT-Taste die Po­si­ti­on sel­ber be­stim­men oder das zu un­ter­su­chen­de Ob­jekt durch gleich­zei­ti­ges Drü­cken der SHIFT+CTRL-Taste neu an­pas­sen.

An­zei­gen:

Durch Wahl der ver­schie­de­nen Op­tio­nen kön­nen die Orte, Vek­to­ren der Ge­schwin­dig­keit (v) bzw. Be­schleu­ni­gung (a) an­ge­zeigt wer­den.

Dia­gram­me aus­wer­ten:

Durch Klick auf die ent­spre­chen­de Achs­be­zeich­nung kön­nen ver­schie­de­ne Ein­stel­lun­gen ge­wählt wer­den (x, v, a, t, ...).

Re­gres­si­on durch­füh­ren:

Rechtsklick auf das Dia­gramm und Ana­ly­sie­re... wäh­len. Im sich öff­nen­den Fens­ter lässt sich nun die Art der Re­gres­si­on sowie der zu un­ter­su­chen­de Be­reich etc. ein­stel­len

Ki­ne­ma­ti­sches Mo­dell er­stel­len:

Durch Wahl auf NEU → ki­ne­ma­ti­sches Mo­dell lässt sich die ge­mes­se­ne Be­we­gung mit dem theo­re­ti­schen Ver­lauf ver­glei­chen. Im v_x - t - Dia­gramm er­kennt man, dass der Wagen nach dem Be­schleu­ni­gen mit der kon­stan­ten Ge­schwin­dig­keit v = 0,35 m/s fährt.

m sich öff­nen­den Fens­ter lässt sich für die theo­re­ti­sche Be­we­gung des Wa­gens die Funk­ti­on x(t) = 0,35 m/s · t - 0,15 m.ein­ge­ben. Als An­fangs­wert wählt man t = 0,5 s. So lässt sich die Be­we­gung nach dem Be­schleu­ni­gen bes­ser ver­glei­chen. Nach dem Start des Fil­mes kann man nun die mo­del­lier­te Be­we­gung mit der wah­ren Be­we­gung ver­glei­chen.

Dy­na­mi­sches Mo­dell er­stel­len:

Durch Wahl auf NEU → dy­na­mi­sches Mo­dell → recht­wink­li­ge Ko­or­di­na­ten lässt sich die ge­mes­se­ne Be­we­gung mit dem theo­re­ti­schen Ver­lauf ver­glei­chen.

Kon­stan­ten las­sen sich unter Pa­ra­me­ter de­fi­nie­ren. Wich­tig ist, die Ein­ga­be durch Drü­cken der ENTER-Taste ab­zu­schlie­ßen!

Die An­fangs­be­din­gun­gen er­hält man aus der ana­ly­sier­ten Be­we­gung. (z.B. lässt sich die Start­hö­he y₀ aus dem y-t-Dia­gramm ab­le­sen).

Für die wir­ken­den Kräf­te muss dann für beide Ach­sen se­pa­rat die ent­spre­chen­de Glei­chung an­ge­ge­ben wer­den.

An­lei­tung zu Tra­cker: Her­un­ter­la­den [docx][420 KB]

Wei­ter zu Fahrt mit dem Auf­zug