Kreisbewegung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit

Kreisbewegungen spielen in Natur und Technik eine wichtige Rolle. So bewegen sich etwa die Planeten (näherungsweise) auf Kreisbahnen um die Sonne. Entsprechendes gilt für die Rotation des Ankers in einem Elektromotor oder für die Drehung der Kurbelwelle in einem Ottomotor.

Dieses Java-Applet zeigt eine solche Kreisbewegung und stellt jeweils in einem Diagramm dar, wie sich dabei die Position, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung oder die auf den Körper wirkende Kraft zeitlich ändert. Der Reset-Button ermöglicht die Einstellung von Radius, Umlaufdauer und Masse in den zugehörigen Eingabefeldern. Nach Betätigung des Start-Knopfs beginnt die Simulation; durch erneute Mausklicks auf denselben Button lässt sich die Bewegung stoppen und wieder in Gang setzen. Wählt man die Option "Zeitlupe", so erfolgt die Bewegung 10-mal so langsam. In den Optionsfeldern rechts unten wird festgelegt, welche Größe betrachtet werden soll.

 
Java-Laufzeitumgebung nicht vorhanden oder deaktiviert!
 
Download Programm Konfigurationsdatei Neue Applet-Version

Der Radiusvektor (rot) zeigt vom Mittelpunkt der Drehbewegung (vom Ursprung des Koordinatensystems) zum Körper. Der Geschwindigkeitsvektor (violett) verläuft tangential zur Kreisbahn, also senkrecht zum Radiusvektor. Der Beschleunigungsvektor (blau) ist überraschenderweise nach innen, also zum Mittelpunkt hin gerichtet. Beschleunigung bedeutet hier nicht etwa eine Erhöhung oder Erniedrigung des Geschwindigkeitsbetrags, sondern eine Richtungsänderung. Entsprechendes gilt für die Kraft (grün), die auf den Körper einwirkt. Die Fachbegriffe Zentripetalbeschleunigung und Zentripetalkraft drücken aus, dass diese Vektoren zum Mittelpunkt der Kreisbewegung gerichtet sind.

Die Formeln zu diesem Applet finden sich im mathematischen Anhang.

 

 
Physik
Physik-Applets

URL: http://www.walter-fendt.de/ph14d/kreisbewegung.htm
© Walter Fendt, 25. März 2007
Letzte Änderung: 4. August 2007