Bewegungsdiagramme bei gleichmäßiger Impulszunahme (gleichmäßig beschleunigte Bewegung)

Versuch: Ein Wagen rollt berab

Der Versuchsaufbau mit dem Ultraschallentfernungsmesser

Aufbau

Ein kleiner Wagen wird auf eine schräggestellte Schiene gesetzt und losgelassen. Am Ende der Schiene bremst etwas Knete den Wagen.

Mit Hilfe eines Ultraschallsensors kann dabei der Ort des Wagens bestimmt werden, wobei das Ortskoordinatensystem gerade die Schiene selbst ist. Am Anfang der Schiene ist er Nullpunkt. Den Sensor muss man so platzieren, dass er den Nullpunkt auch korrekt misst.

Messung

Das Orts- Geschwindigkeits- und Beschleunigungsdiagramm

Ergebnis

Am Ortsdiagramm kann man folgendes ablesen:

Der Wagen befindet sich zunächst ca. 25cm rechts vom Anfang der Schiene. Nach ca. 1,5sec wurde er losgelassen und erreicht das Ende der Schiene nach ca. 3,7sec. Während seiner Fahrt wurde er immer schneller.

Das Geschwindigkeitsdiagramm liefert folgendes:

Die Geschwindigkeit hat gleichmäßig zugenommen. Innerhalb von 2,3sec um 0,6 m/sec.

Die Beschleunigung beim Bergabrollen war also in etwa konstant, das heisst die mittlere und die momentane Beschleunigung stimmen überein. Die Steigung von Sekante und Tangente sind identisch. Sie beträgt

[math]a=\frac{0,6\frac{m}{sec}}{2,3 sec} = 0,26 \frac{m}{sec^2}[/math]

Das Abbremsen ging viel schneller als das Beschleunigen. Innerhalb von nur 0,2sec fiel die Geschwindigkeit um 0,6m/sec. Ausserdem war die Beschleunigung beim Bremsen nicht konstant. Die mittlere Beschleunigung betrug

[math]\bar a=\frac{-0,6\frac{m}{sec}}{0,2 sec} = -3 \frac{m}{sec^2}[/math]

Das Beschleunigungsdiagamm bestätigt die am Geschwindigkeitsdiagramm gefundenen Aussagen.