App zur Bewegung auf der waagerechten Ebene #83

MiSp88 commented 2022年02月17日 13:30:49 +01:00

Hallo Thomas,
ich habe eine Idee für eine neue App, mit der die Bewegung mit konstanter Geschindigkeit untersucht werden kann.

Diese könnte man in folgenden Klassen einsetzen:

• Vorklasse Physik
• 11 Klasse Physik als Wieerholung, bevor die beschleunigte Bewegung behandelt wird.
• 12 Klasse Naturwissenschaften, Pflichtmodul: Physikalische Grundlagen

Die Animation zur Bewegung könnte ähnlich sein wie in deiner App zur beschleunigten Bewegung.
Meine Ideen:

• Positionieren von 5 Lichtschranken (vlt. auch variable Anzahl der Lichtschranken, mind. jedoch 3 Stück, max. 10 Stk.) an beliebigen Positionen entlang einer Strecke (Streckenlänge 1,0m? oder auch variabel zwischen 1m und 10m o.ä.)
  -> Messung von Durchschnittsgeschwindigkeiten
  -> auch Möglichkeit zur Messung der Momentangeschwindigkeit, indem die Lichtschranken sehr nahe beeinander stehen
• Wagen bekommt eine bestimmte Anfangsgeschwindigkeit, welche man frei wählen kann (in der Einheit dieser Geschwindigkeit in [m/s] und [km/h] einstellbar)
• Wertetabelle Strecke und Zeit wird automatisch erstellt
• Möglichkeit Messwerte als Excel-Datei herunterzuladen -> Schüler-Auswertungen in Excel möglich
• Auswertungen (rechnerisch und grafisch t-s und t-v) sind vorerst verborgen und können zur Kontrolle der eigenen Auswertungen eingeblendet werden
• Möglichkeit Wertetabelle + beide Auswertungsverfahren als pdf-Datei herunterzulasen

Bei der Erstellung dieser App kann ich dir gerne behilflich sein (Graphiken, Beschreibungen, etc.).

Liebe Grüße, Michael

Hallo Thomas, ich habe eine Idee für eine neue App, mit der die Bewegung mit konstanter Geschindigkeit untersucht werden kann. Diese könnte man in folgenden Klassen einsetzen: * Vorklasse Physik * 11 Klasse Physik als Wieerholung, bevor die beschleunigte Bewegung behandelt wird. * 12 Klasse Naturwissenschaften, Pflichtmodul: Physikalische Grundlagen Die Animation zur Bewegung könnte ähnlich sein wie in deiner App zur beschleunigten Bewegung. Meine Ideen: * Positionieren von 5 Lichtschranken (vlt. auch variable Anzahl der Lichtschranken, mind. jedoch 3 Stück, max. 10 Stk.) an beliebigen Positionen entlang einer Strecke (Streckenlänge 1,0m? oder auch variabel zwischen 1m und 10m o.ä.) -> Messung von Durchschnittsgeschwindigkeiten -> auch Möglichkeit zur Messung der Momentangeschwindigkeit, indem die Lichtschranken sehr nahe beeinander stehen * Wagen bekommt eine bestimmte Anfangsgeschwindigkeit, welche man frei wählen kann (in der Einheit dieser Geschwindigkeit in [m/s] und [km/h] einstellbar) * Wertetabelle Strecke und Zeit wird automatisch erstellt * Möglichkeit Messwerte als Excel-Datei herunterzuladen -> Schüler-Auswertungen in Excel möglich * Auswertungen (rechnerisch und grafisch t-s und t-v) sind vorerst verborgen und können zur Kontrolle der eigenen Auswertungen eingeblendet werden * Möglichkeit Wertetabelle + beide Auswertungsverfahren als pdf-Datei herunterzulasen Bei der Erstellung dieser App kann ich dir gerne behilflich sein (Graphiken, Beschreibungen, etc.). Liebe Grüße, Michael

MiSp88 commented 2022年02月17日 13:43:38 +01:00

vielleicht ist auch ein realer und idealer Messmodus wählbar.
ideal: exakte Messwerte
real: Schwankungen der Messwerte um 5%
Somit könnte die Ausgleichsgerade diskutiert werden

vielleicht ist auch ein realer und idealer Messmodus wählbar. ideal: exakte Messwerte real: Schwankungen der Messwerte um 5% Somit könnte die Ausgleichsgerade diskutiert werden

tk100 commented 2022年02月18日 07:58:24 +01:00

Danke für den guten Vorschlag :-) Mir fällt dazu spontan folgendes ein:

• ich würde die App lieber "waagrechte Ebene" nennen und optional die Reibung berücksichtigen (ggf. sogar getrennt nach Roll-/Gleitreibung und turbulenter Luftreibung). Dann könnte man Experimente dazu ebenfalls durchführen (der Mehraufwand ist recht gering).

• der Download als PDF wird leider nicht möglich sein, da dies im Browser nicht gut unterstützt wird. Statt dessen würde ich die Daten und Bilder (als png) zum Download anbieten.

• mir ist noch unklar, wie die Lichtschranken positioniert werden sollen. Durch Angabe der Position in einer Liste (= sehr einfach zu programmieren) oder durch Klicken in der Grafik (= ziemlich aufwändig und ggf. am Smartphone schwer handzuhaben)

• Als Messwerte würde ich pro Lichtschranke die Zeit ab Beginn der Bewegung als auch die Durchlaufgeschwindigkeit erfassen. So hätte man an jeder Position einen guten Wert für die Momentangeschwindigkeit

Ich würde mich sehr über Unterstützung freuen - im ersten Schritt wäre eine grobe Skizze der Ansicht super (mit den Karten, Titeln, Grafikelementen und Eingabefeldern). Gerne per Hand wenn es weniger Arbeit macht ;-)

Danke für den guten Vorschlag :-) Mir fällt dazu spontan folgendes ein: - ich würde die App lieber "waagrechte Ebene" nennen und optional die Reibung berücksichtigen (ggf. sogar getrennt nach Roll-/Gleitreibung und turbulenter Luftreibung). Dann könnte man Experimente dazu ebenfalls durchführen (der Mehraufwand ist recht gering). - der Download als PDF wird leider nicht möglich sein, da dies im Browser nicht gut unterstützt wird. Statt dessen würde ich die Daten und Bilder (als png) zum Download anbieten. - mir ist noch unklar, wie die Lichtschranken positioniert werden sollen. Durch Angabe der Position in einer Liste (= sehr einfach zu programmieren) oder durch Klicken in der Grafik (= ziemlich aufwändig und ggf. am Smartphone schwer handzuhaben) - Als Messwerte würde ich pro Lichtschranke die Zeit ab Beginn der Bewegung als auch die Durchlaufgeschwindigkeit erfassen. So hätte man an jeder Position einen guten Wert für die Momentangeschwindigkeit Ich würde mich sehr über Unterstützung freuen - im ersten Schritt wäre eine grobe Skizze der Ansicht super (mit den Karten, Titeln, Grafikelementen und Eingabefeldern). Gerne per Hand wenn es weniger Arbeit macht ;-)

MiSp88 commented 2022年02月18日 20:37:19 +01:00

• Die Idee mit der Reibung finde ich gut!
• Man könnte auch noch die Arbeit/ Energie einbringen, indem der Körper durch eine Feder beschleunigt wird (Spannenergie -> Beschleunigungsarbeit -> kinetische Energie). Vielleicht wird das Experiment dann aber auch "too much", gerade für Vorklasse und Naturwissenschaftler. Falls doch eingebracht: Die Gleit-/ Rollreibung in der Beschleunigungsphase sollte man meiner Meinung nach vereinfachend weglassen. Zur Feder müsste die Federkonstante bekannt (oder einstellbar) sein und die Strecke der Stauchung.
• In jedem Fall sollte die Geschwindigkeit des Wagens irgendwo angezeigt werden, um die Auswertung der Messwerte überprüfen zu können.
• Die Positionierung der Lichtschranken finde ich durch Eingabe der Position besser.
• Deine Idee zur Bestimmung der Momentangeschwindigkeit finde ich gut. Vielleicht könnte man sogar die Breite des Fähnchens auf dem Wagen variieren - das kann man wiederrum für die Fehlerrechung im Praktikum 11. Klasse gut nutzen.

Ich merke gerade, dass man solch eine App mit vielen Details bestücken kann. Das wäre natürlich toll, weil man sie dann häufig und vielseitig einsetzen kann. Sie sollte aber auch übersichtlich bleiben und gerade die Naturwissenschaftler nicht überfordern. Ich habe eine Idee, wie man die vielen Varianten übersichtlich gestalten kann. Ich schicke dir am Wochenende mal eine Skizze.

Danke schon im Voraus für deine Arbeit an dieser App!

* Die Idee mit der Reibung finde ich gut! * Man könnte auch noch die Arbeit/ Energie einbringen, indem der Körper durch eine Feder beschleunigt wird (Spannenergie -> Beschleunigungsarbeit -> kinetische Energie). Vielleicht wird das Experiment dann aber auch "too much", gerade für Vorklasse und Naturwissenschaftler. Falls doch eingebracht: Die Gleit-/ Rollreibung in der Beschleunigungsphase sollte man meiner Meinung nach vereinfachend weglassen. Zur Feder müsste die Federkonstante bekannt (oder einstellbar) sein und die Strecke der Stauchung. * In jedem Fall sollte die Geschwindigkeit des Wagens irgendwo angezeigt werden, um die Auswertung der Messwerte überprüfen zu können. * Die Positionierung der Lichtschranken finde ich durch Eingabe der Position besser. * Deine Idee zur Bestimmung der Momentangeschwindigkeit finde ich gut. Vielleicht könnte man sogar die Breite des Fähnchens auf dem Wagen variieren - das kann man wiederrum für die Fehlerrechung im Praktikum 11. Klasse gut nutzen. Ich merke gerade, dass man solch eine App mit vielen Details bestücken kann. Das wäre natürlich toll, weil man sie dann häufig und vielseitig einsetzen kann. Sie sollte aber auch übersichtlich bleiben und gerade die Naturwissenschaftler nicht überfordern. Ich habe eine Idee, wie man die vielen Varianten übersichtlich gestalten kann. Ich schicke dir am Wochenende mal eine Skizze. Danke schon im Voraus für deine Arbeit an dieser App!

tk100 commented 2022年02月19日 16:01:22 +01:00

Vielen Dank - frue mich schon auf die Skizze :-)

Vielen Dank - frue mich schon auf die Skizze :-)

MiSp88 commented 2022年02月22日 19:46:40 +01:00

Hallo Thomas, ich habe in der folgenden Datei eine Skizze erstellt und auch mögliche Parameter vorgeschlagen.

Hallo Thomas, ich habe in der folgenden Datei eine Skizze erstellt und auch mögliche Parameter vorgeschlagen.

tk100 commented 2022年03月09日 16:47:01 +01:00

... es dauert leider noch etwas, bis ich das angehe ... die letzte Zeit hat mich tk100/MintApps#86 recht beschäftigt... und jetzt steht gerade dienstlich viel an ...

... es dauert leider noch etwas, bis ich das angehe ... die letzte Zeit hat mich https://codeberg.org/tk100/MintApps/issues/86 recht beschäftigt... und jetzt steht gerade dienstlich viel an ...

tk100 commented 2022年03月13日 19:22:16 +01:00

Ein Teil der Ideen ist nun umgesetzt:

• Lichtschranken (bis zu 10)
• Anzeige der Zeiten (bis zum Erreichen und Unterbrechung der Schranke)
• Rollreibung (zur Vereinfachung Gleit- weggelassen, selbe Formel)
• Luftreibung (wirkt sich vor allem bei geringen Massen aus)

https://www.kippenbergs.de/app/mint-horizontal-plane

Die detaillierte Auswertung würde ich eher weglassen, das kann entweder mit der App "Plot" erfolgen oder auf dem Papier.

Bitte um ausführliche Tests und Feedback (stecken sicher noch ne Menge Fehler drinnen...)

Ein Teil der Ideen ist nun umgesetzt: - Lichtschranken (bis zu 10) - Anzeige der Zeiten (bis zum Erreichen und Unterbrechung der Schranke) - Rollreibung (zur Vereinfachung Gleit- weggelassen, selbe Formel) - Luftreibung (wirkt sich vor allem bei geringen Massen aus) https://www.kippenbergs.de/app/mint-horizontal-plane Die detaillierte Auswertung würde ich eher weglassen, das kann entweder mit der App "Plot" erfolgen oder auf dem Papier. Bitte um ausführliche Tests und Feedback (stecken sicher noch ne Menge Fehler drinnen...)

tk100 commented 2022年03月13日 19:23:21 +01:00

PS: Und wir bräuchten noch ein Logo und einen Info-Text (für den noch nicht sichtbaren Info-Button). Könntest du dir vorstellen diese Element zu erstellen? Hat keine Eile :-)

PS: Und wir bräuchten noch ein Logo und einen Info-Text (für den noch nicht sichtbaren Info-Button). Könntest du dir vorstellen diese Element zu erstellen? Hat keine Eile :-)

MiSp88 commented 2022年03月14日 09:32:47 +01:00

Hallo Thomas,
die Animation sieht schon super aus!
Meine Anregungen:

• Lichtschranke an der Position 0cm ermöglichen. Hiermit kann bei Experimenten zur Reibung die Anfangsgeschwindigkeit gemessen werden.
• Nachdem die Lichtschranken zurückgesetzt wurden, sind die Fähnchen noch in der Abbildung unter Experiment sichtbar, diese könnten mit dem Zurücksetzen verschwinden; weiterhin könnte die Position neu gesetzter Lichtschranken wieder auf den Anfangswert 10cm springen.
• Welche Werte hast du für die Luftreibung programmiert?

Hallo Thomas, die Animation sieht schon super aus! Meine Anregungen: * Lichtschranke an der Position 0cm ermöglichen. Hiermit kann bei Experimenten zur Reibung die Anfangsgeschwindigkeit gemessen werden. * Nachdem die Lichtschranken zurückgesetzt wurden, sind die Fähnchen noch in der Abbildung unter Experiment sichtbar, diese könnten mit dem Zurücksetzen verschwinden; weiterhin könnte die Position neu gesetzter Lichtschranken wieder auf den Anfangswert 10cm springen. * Welche Werte hast du für die Luftreibung programmiert?

MiSp88 commented 2022年03月14日 09:40:42 +01:00

Ich glaube ich habe einen Fehler entdeckt.
Bei einer Rollreibungszahl von 0,01 beträgt die Beschleunigung -0,0981 m/s^2.
Bei einer mittleren Startgeschwindigkeit (40 cm/s) müsste die Geschwindigkeit des Wagens an der Position 10cm 0,3746 m/s betragen. Meine berechnete Geschwindigkeit mit den Messwerten (s=10cm und t=0,26s) beträgt 0,3846 m/s.
Ich hoffe, ich habe richtig gerechnet.

Ich glaube ich habe einen Fehler entdeckt. Bei einer Rollreibungszahl von 0,01 beträgt die Beschleunigung -0,0981 m/s^2. Bei einer mittleren Startgeschwindigkeit (40 cm/s) müsste die Geschwindigkeit des Wagens an der Position 10cm 0,3746 m/s betragen. Meine berechnete Geschwindigkeit mit den Messwerten (s=10cm und t=0,26s) beträgt 0,3846 m/s. Ich hoffe, ich habe richtig gerechnet.

tk100 commented 2022年03月14日 19:06:40 +01:00

• Lichtschranke an der Position 0cm ermöglichen. Hiermit kann bei Experimenten zur Reibung die Anfangsgeschwindigkeit gemessen werden.

Da bin ich mir nicht sicher. Das Fähnchen kann maximal 1,5 cm breit sein. Damit müsste doch die erste Lichtschranke mindestens 0,75cm vom Start entfernt werden, sonst klappt die Messung der Verdecktzeit nicht? Oder sollen wier hier didaktisch reduziert "cheaten"?

• Nachdem die Lichtschranken zurückgesetzt wurden, sind die Fähnchen noch in der Abbildung unter Experiment sichtbar, diese könnten mit dem Zurücksetzen verschwinden; weiterhin könnte die Position neu gesetzter Lichtschranken wieder auf den Anfangswert 10cm springen.

Soll die Fahne auf dem Wagen verschwinden - oder nur die Kreuze an den Positionen der Lichtschranken?

• Welche Werte hast du für die Luftreibung programmiert?

Aktuell gehe ich von einem quadratischen Querschnitt von 16cm2 und einem cw-Wert von 0,5 (ca. LKW ...) aus. Das könnten wir dann in den Info-Text schreiben.

Bei einer mittleren Startgeschwindigkeit (40 cm/s) müsste die Geschwindigkeit des Wagens an der Position 10cm 0,3746 m/s betragen. ... Ich hoffe, ich habe richtig gerechnet.

Deine Rechnung stimmt :-) In der App war noch ein Faktor 10 falsche. Wenn ich die App nun mit den Parametern starte, zeigt sie eine Durchlaufzeit von 26,7ms an. Die Momentangeschwindigkeit beträgt damit 10mm / 26,7ms = 0,375 m/s.

> * Lichtschranke an der Position 0cm ermöglichen. Hiermit kann bei Experimenten zur Reibung die Anfangsgeschwindigkeit gemessen werden. Da bin ich mir nicht sicher. Das Fähnchen kann maximal 1,5 cm breit sein. Damit müsste doch die erste Lichtschranke mindestens 0,75cm vom Start entfernt werden, sonst klappt die Messung der Verdecktzeit nicht? Oder sollen wier hier didaktisch reduziert "cheaten"? > * Nachdem die Lichtschranken zurückgesetzt wurden, sind die Fähnchen noch in der Abbildung unter Experiment sichtbar, diese könnten mit dem Zurücksetzen verschwinden; weiterhin könnte die Position neu gesetzter Lichtschranken wieder auf den Anfangswert 10cm springen. Soll die Fahne auf dem Wagen verschwinden - oder nur die Kreuze an den Positionen der Lichtschranken? > * Welche Werte hast du für die Luftreibung programmiert? Aktuell gehe ich von einem quadratischen Querschnitt von 16cm2 und einem cw-Wert von 0,5 (ca. LKW ...) aus. Das könnten wir dann in den Info-Text schreiben. > Bei einer mittleren Startgeschwindigkeit (40 cm/s) müsste die Geschwindigkeit des Wagens an der Position 10cm 0,3746 m/s betragen. ... Ich hoffe, ich habe richtig gerechnet. Deine Rechnung stimmt :-) In der App war noch ein Faktor 10 falsche. Wenn ich die App nun mit den Parametern starte, zeigt sie eine Durchlaufzeit von 26,7ms an. Die Momentangeschwindigkeit beträgt damit 10mm / 26,7ms = 0,375 m/s.

MiSp88 commented 2022年03月15日 14:37:42 +01:00

zu 1: Wenn wir die erste Lichtschranke einführen, dann würde ich cheaten. Falls du aber der Meinung bist, dass diese didaktische Reduktion zu weit geht, dann lassen wir dies weg.

zu 2: Nur die Kreuze an den Positionen der Lichtschranken könnten verschwinden, das Fähnchen darf bleiben.

zu 3: Den Infotext kann ich übernehmen.

zu 1: Wenn wir die erste Lichtschranke einführen, dann würde ich cheaten. Falls du aber der Meinung bist, dass diese didaktische Reduktion zu weit geht, dann lassen wir dies weg. zu 2: Nur die Kreuze an den Positionen der Lichtschranken könnten verschwinden, das Fähnchen darf bleiben. zu 3: Den Infotext kann ich übernehmen.

tk100 commented 2022年03月27日 19:17:16 +02:00

Ist erledigt. Gleichzeitig habe ich die App für die schiefe Ebene angepasst (damit beide wenigstens ähnlich aussehen...

https://www.kippenbergs.de/app/mint-horizontal-plane
https://www.kippenbergs.de/app/mint-titled-plane

Jetzt fehlen ausführliche Tests :-) Und die Infotexte ;-)

Ist erledigt. Gleichzeitig habe ich die App für die schiefe Ebene angepasst (damit beide wenigstens ähnlich aussehen... https://www.kippenbergs.de/app/mint-horizontal-plane https://www.kippenbergs.de/app/mint-titled-plane Jetzt fehlen ausführliche Tests :-) Und die Infotexte ;-)

tk100 commented 2022年04月02日 12:47:21 +02:00

Done :-) Danke!

Done :-) Danke!