Modell eines Kettenkarussells
(Zentripetalkraft)

Wenn auf einen bewegten Körper keine Kraft ausgeübt wird, so bleiben bei diesem nach dem Trägheitssatz Geschwindigkeitsbetrag und Bewegungsrichtung unverändert. Anders verhält es sich bei einer Drehbewegung: In diesem Fall muss eine zur Drehachse hin gerichtete Kraft vorhanden sein, die sogenannte Zentripetalkraft. Das vereinfachte Modell eines Kettenkarussells soll diese Kraft demonstrieren.

Wählt man auf der Schaltfläche rechts oben den zweiten der vier Optionsfelder, so werden für jeden der acht Pendelkörper Vektorpfeile für die auftretenden Kräfte gezeichnet: Die Gewichtskräfte sind schwarz dargestellt, die von den Fäden ausgeübten Kräfte blau. Als Gesamtkraft ergibt sich jeweils durch Vektoraddition die nach innen gerichtete Zentripetalkraft (rot).

Alternativ zur Simulation des Kettenkarussells (mit und ohne die auftretenden Kräfte) zeigt das Applet auf Wunsch auch eine einfache zweidimensionale Skizze der auftretenden Kräfte oder gibt wichtige Zahlenwerte an.

Um die Kraftpfeile besser zu erkennen, kann man die Drehbewegung mit dem Button "Pause / Weiter" unterbrechen oder durch Wahl der Option "Zeitlupe" um den Faktor 10 verlangsamen. Mit Hilfe der Textfelder lassen sich die Parameter in gewissen Grenzen verändern ("Enter"-Taste nicht vergessen!).

Bemerkung: Die Simulation setzt eine Drehbewegung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit voraus; die Vorgänge beim Beschleunigen bzw. Abbremsen des Karussells werden also nicht berücksichtigt. Ebenso wird der Luftwiderstand vernachlässigt.

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Im mathematischen Anhang wird der Ansatz erläutert, der dieser Simulation zugrundeliegt.

 

 
Physik
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URL: http://www.walter-fendt.de/ph14d/karussell.htm
© Walter Fendt, 10. März 1999
Letzte Änderung: 12. Dezember 2008