1.1
Konstanter Impulsstrom |
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Download: |
Ein
Körper der sich bewegt hat Impuls. Nimmt seine Geschwindigkeit zu, so
bekommt er Impuls. Es liegt also nahe, das Starten bzw. Beschleunigen
eines Autos mit Hilfe des Impulses zu beschreiben.
Der Impulsstrom in das Auto wird hier durch ein, auf der Ecke stehendes Quadrat dargestellt. Das bedeutet, dass der Impulsstrom einen konstanten Wert hat, z.B. 10000 Hy/s1). Für den Startwert von p haben wir den Wert 0 Hy gewählt. Das Auto startet also aus der Ruhe heraus. Wir simulieren den Start für die ersten 3,9 Sekunden und können in der Tabellenausgabe ablesen, dass in den ersten 3,9 Sekunden der Impuls von 0 Hy auf 39000 Hy angewachsen ist. Um diesen Wert zu erhalten, hätte
wir kein Modellbildungssystem gebraucht. Aber denken wir daran, wir wollen
uns das das System gewöhnen und Vertrauen in das Werkzeug bekommen.
Ohne weiteres Rechnen können wir aber nicht prüfen, ob unser Porsche, den
wir ja simulieren wollen, nach 3,9 Sekunden die Geschwindigkeit von 100
km/h erreicht hat. Diese Rechnung wollen wir Powersim überlassen. Wir
erweitern das Modell. |
Kapitel 3 in "Der Karlsruher Physikkurs" Band 1 SI
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Download: Auto2.sim |
Das Leergewicht ist nach Angabe des Herstellers 1380 kg. Wenn wir den Wert für die Masse 1450 kg setzen, so berücksichtigen wir eine leichte Person als Fahrer und etwas Benzin. Die Tabellenausgabe der Geschwindigkeit für unsere Simulation liefert nach 3,9 s eine Geschwindigkeit von 26,9 m/s.
Auch die Umrechnung
der Geschwindigkeit in km/h lassen wir Powersim machen. |
Datenlinien und Berechnungen |
Download: Auto3.sim |
Die Umrechnung der
Geschwindigkeit in km/h hätten wir auch in der Variablen v selbst machen
können. Wir wollen das aber nicht tun, da wir für weitere Modifikationen
die Geschwindigkeit in SI-Einheiten benötigen. |
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Übung 1 | Welchen Wert muss man für den Impulsstrom einsetzen, dass "unser Porsche" nach 3,9 s die Geschwindigkeit von 100 km/h erreicht. | Lösung 1 |
Übung 2 | Nach Werksangaben hat der Porsche eine Geschwindigkeit von 200 km/h nach 9,9 s erreicht. Wie schnell ist das Auto nach unserer Modellierung? | Lösung 2 |
Übung 3 | Wenn man die Simulationszeiten variiert kann man leicht erkennen, dass unser Auto beliebig schnell werden kann, was jeglicher Erfahrung widerspricht. Wie könnte man das Modell verbessern? | Lösung 3 |
Fußnoten | ||
Statt
100000 Hy/s können wir auch 100000 N sagen. Wir geben also Werte der Größe
Impuls in der SI-kompatiblen Einheit Hy (Huygens) an. |
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