Physik: Bewegung auf einer vertikalen Kreisbahn mit Excel

Winkelkoordinate, -geschwindigkeit und -beschleunigung sowie die aufzuwendende Radialkraft sind in einem Excel-Diagramm als Funktion der Zeit grafisch dargestellt. Durch kontinuierliche Veränderung des Parameters E (Summe aus kinetischer und potenzieller Energie) können die Diagramme dynamisch verformt und so die verschiedenen Bewegungsarten von der harmonischen Schwingung bis zum Looping beobachtet und analysiert werden. Die numerisch nach dem Halbschrittverfahren berechneten Diagramme, die man sonst im Unterricht und in der Literatur selten zu sehen bekommt, bieten einen beziehungsreichen Zugang zu vielen Aspekten der für die Jahrgangsstufe 11 vorgesehenen Lerninhalte.

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

• Diagramme physikalisch interpretieren und darüber sachgerecht kommunizieren.
• die Gesetze der Kinematik, insbesondere der harmonischen Schwingung und der Kreisbewegung, den Energiesatz und das Prinzip der Kräftezerlegung anwenden.
• die Grenzen analytischer Methoden und den Vorteil numerischer Lösungen erfahren.
• das Halbschrittverfahren analysieren (optional).
• fortgeschrittene Anwendungen in Excel praktizieren (optional).

Mehr

• Vom Fadenpendel bis zum Looping - Bewegung auf einer vertikalen Kreisbahn
  Lernende untersuchen die Gesetze der reibungsfreien Bewegung eines Körpers auf einer vertikalen Kreisbahn (Jahrgangsstufe 11).

Informationen zum Autor

Dr. Hans-Joachim Feldhoff ist Lehrer für Mathematik, Physik und Informatik am Studienkolleg der Universität zu Köln sowie Lehrbeauftragter für Didaktik der Mathematik an der Universität zu Köln. Er ist Mitbegründer der Kölner Mathe-AG und Mitglied in verschiedenen Ausschüssen des Bundeswettbewerbs Mathematik.

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