Physikalische Analyse von Schwungbewegungen im Alltag

Die Geschwindigkeit scheint mit einer Glättung 5 von Sprüngen befreit. Die
Beschleunigung hingegen weist selbst bei einer Glättung von 9 noch einen
unsauberen Verlauf auf. Im Vergleich zur Messreihe ohne Glättung (Abb. 18) kommt
man dem erwarteten Verlauf aber deutlich näher.
So wurden bei allen folgenden Analysen Werte geglättet bzw. die Mittelwerte
gebildet, um überhaupt erst Aussagen zu manchen abgeleiteten Größen zu
ermöglichen. Außerdem wurden zur Visualisierung von Messwertreihen die
Messpunkte durch Interpolation miteinander verbunden.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die von Viana berechneten
Geschwindigkeiten Durchschnittsgeschwindigkeiten für den zurückgelegten Weg von
einer Belichtung zur nächsten angeben. Diese werden von Viana dem gemittelten
Zeitpunkt zwischen zwei Belichtungen zugeordnet 13 . In der Auswertung werden also
die Durchschnittsgeschwindigkeiten im Zeitintervall Δt=0,04s zum Zeitpunkt „t Mitte“
ausgegeben. Somit erfolgt die Ausgabe der Geschwindigkeiten zu einer anderen
Zeitskala als die Erfassung der Ortskoordinaten. Um keinen groben Fehler bei der
Visualisierung mit Excel zu begehen sollte man folgendes beachten:
Addiert man die kinetische Energie, bei der die Geschwindigkeiten einfließen, zur
potentiellen Energie, die von den Ortskoordinaten abhängt, um Betrachtungen zur
Gesamtenergie anstellen zu können, begeht man einen systematischen Fehler. Um
diesen zu beheben, kann man beispielsweise die Ortskoordinaten zu den
Geschwindigkeitskoordinaten synchronisieren, indem man jeweils den Mittelwert von
zwei aufeinander folgenden Koordinaten bildet, also einen Wert für den Zeitpunkt t
Mitte zwischen zwei erfasste Koordinaten interpoliert. Lässt man diese Werte in die
Berechnung der potentiellen Energie einfließen kann man die Gesamtenergie
korrekt darstellen.
4 Modellbildung und Simulation mit dem Computer
Spätestens seit Galileo Galilei ist das Experiment wohl das wichtigste Hilfsmittel in
der Wissenschaft, um Vorgänge in der Natur nachzubilden und sie dadurch
verständlich zu machen. So trifft man Experimente überall dort an, wo Phänomene
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Für die Geschwindigkeiten wäre es eigentlich korrekt Säulendiagramme mit der Breite t=1/25s zu
wählen.
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