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Kreis­be­we­gung am Bei­spiel des Loo­pings

Ma­te­ria­li­en:

  • Smart­pho­ne & Sta­tiv
  • Lap­top (mit Tra­cker und New­ton II)
  • Li­ne­al
  • Darda-Auto
  • Loo­ping-Bahn
  • An­lei­tung: Vi­deo­ana­ly­se mit Tra­cker

Auf­ga­ben­stel­lung:

Im Frei­zeit­park Rust steht seit ei­ni­gen Jah­ren der Blue­fi­re-Me­ga­co­as­ter. Die­ser ist aus phy­si­ka­li­scher Sicht sehr in­ter­es­sant und soll an die­ser Stel­le näher un­ter­sucht wer­den.

Daten:

Abbildung Looping 1

  • In 2,5 Se­kun­den von 0 auf 100 km/h
  • Höchs­ter Loo­ping in einer Ka­ta­pult­ach­ter­bahn in Eu­ro­pa (h =32 m)
  • Durch­mes­ser des Loo­pings: 20 m
  • 360°-Schrau­be und zwei wei­te­re Über­kopf Ele­men­te
  • Ma­xi­ma­le Ge­schwin­dig­keit: Vmax = 100 km/h
  • Fahrt­dau­er 140 s

Im fol­gen­den soll eine Loo­ping-Fahrt mit Hilfe der Vi­deo­ana­ly­se be­schrie­ben wer­den. Dazu dient die Fahrt eines Autos durch eine Darda­bahn.

Abbildung Dardabahn

  1. Er­stel­len Sie mit Hilfe des Pro­gramms Tra­cker die Be­we­gungs­dia­gram­me der Kur­ven­fahrt.
  2. Be­stim­men Sie die Ge­schwin­dig­keit des Wa­gens am höchs­ten Punkt des Loo­pings.
  3. Las­sen Sie sich die auf das Fahr­zeug wir­ken­de Kraft in Tra­cker an­zei­gen!
  4. Be­stim­men Sie die wir­ken­de Zen­tri­pe­tal­kraft am höchs­ten Punkt des Loo­pings!

Auf dem Ar­beits­blatt im Skript wird zu­nächst die Ge­schwin­dig­keit in der waag­rech­ten Kurve (von A nach B) be­stimmt und er­ör­tert, wie die nö­ti­ge Zen­tri­pe­tal­kraft zu­stan­de kommt. Dies wird dann spä­ter mit der ver­ti­ka­len Kreis­be­we­gung und den hier wir­ken­den Zen­tri­pe­tal­kräf­ten und deren Her­kunft ver­gli­chen!

Hin­wei­se:

Kräf­te und Be­schleu­ni­gun­gen sind vek­t­o­ri­el­le Grö­ßen, die von Tra­cker dar­ge­stellt wer­den kön­nen. Um die auf das Fahr­zeug wir­ken­de Kraft dar­stel­len zu kön­nen, be­nö­tigt man die Masse des Fahr­zeugs. Es be­trägt mw = 50 g. Dies kann bei (1) ein­g­tra­gen wer­den.

Screenshot Hinweis Tracker Video Analysis

Ab­bil­dung 1: Screen­shot © Dou­glas Brown Tra­cker Video Ana­ly­sis, 2017; http://​phys­lets.​org/​tra­cker/; [CC BY-NC-SA 3.0]

Durch Wahl des Vek­tors für a (2) sowie der Mul­ti­pli­ka­ti­on mit der ein­ge­ge­ben Masse (3) las­sen sich die Vek­to­ren für die wir­ken­de Kraft dar­stel­len. Um alle Vek­to­ren an­zu­zei­gen wählt man bei (4) die Op­ti­on „ge­sam­te Stre­cke“.

 

 

Kreis­be­we­gung am Bei­spiel des Loo­pings: Her­un­ter­la­den [docx][406 KB]

 

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