Physikalische Kräfte auf einer Achterbahn

Einführung

• Betrachtung der Kräfte auf einen Achterbahnwagen oder einen Klotz auf einer schiefen Ebene
• Vereinfachung zu einer schiefen Ebene mit Neigungswinkel alpha

Wirkende Kräfte

1. Gewichtskraft (Fg)

   • Wirkt direkt Richtung Erde
   • Kann in zwei Komponenten unterteilt werden:
     • Hangabtriebskraft (Fh)
     • Normalkraft (Fn)

2. Hangabtriebskraft (Fh)

   • Komponente parallel zur schiefen Ebene
   • Beschleunigt den Körper beim Achterbahnfahren
   • Formel: ( F_h = F_g \cdot \sin(\alpha) )

3. Normalkraft (Fn)

   • Komponente senkrecht zur schiefen Ebene
   • Hält den Körper auf der schiefen Ebene
   • Formel: ( F_n = F_g \cdot \cos(\alpha) )

Kräfte-Parallelogramm

• Visualisierung der Kräftezerlegung in einem Parallelogramm
• Fg als resultierende Kraft aus Fh und Fn
• Anwendung der Winkelsätze, um den Winkel alpha in der Skizze zu identifizieren

Berechnung der Kräfte

• Gewichtskraft: ( F_g = m \cdot g )
• Hangabtriebskraft: Verwendung von Sinus für die Berechnung
  • Sinus: Gegenkathete/Hypotenuse
  • Umstellen: ( F_h = F_g \cdot \sin(\alpha) )
• Normalkraft: Verwendung von Cosinus für die Berechnung
  • Cosinus: Ankathete/Hypotenuse
  • Umstellen: ( F_n = F_g \cdot \cos(\alpha) )

Wichtige Erkenntnisse

• Mitnahme der drei Formeln für Prüfungen
• Wichtigkeit der Skizze zur Veranschaulichung der Kräfte
• Hinweis auf Mathe-Kanal für weitere Erklärungen zu Sinus und Cosinus

Spaß und Freizeit

• Frage nach dem Lieblingsfreizeitpark oder der Lieblingsachterbahn als Interaktion mit dem Publikum

Diese Notizen bieten eine strukturierte Übersicht über die wesentlichen Punkte der Präsentation zur Analyse von Kräften auf einer schiefen Ebene und deren Relevanz für eine Achterbahnfahrt.