MuPAD Education Group: Kostenlose Materialen für MuPAD Pro:
www.sciface.com/education, schule.mupad.de, studium.mupad.de, mupad.zum.de.

_____________________________________________________________________________________

 

Inhalt....: Simulationen von Wurfbewegungen unter Berücksichtigung des Luftwiderstands

Kategorie.: Unterrichtsmaterial

Mathematik: Physik

MuPAD.....: 3.1.0

Datum.....: 2006-02-23

Autoren...: Günter vom Stein <gvomstein@gmx.net>

Funktionen: plot::Point2d, plot::Curve2d, YAxesTitle, YAxesTitleOrientation

Funktionen: plot::PointList2, plot::Function2d, ViewingBox, GridVisible,

Funktionen: VisibleFromTo, repeat, float, print, NoNL, Unquoted, expr2text

Freitext..: Selbstlernmaterial/Dialog mit Experiment im Bereich Mechanik/Dynamik

_____________________________________________________________________________________

 

Die Berücksichtigung des Luftwiderstands wurde in der Physik der Mechanik in der

Vergangenheit oft vernachlässigt, weil ein Zugang über Gleichungen mit schulischen

Mitteln in der Jgst. 11 nicht möglich ist. Die Simulation benutzt jedoch nur konstante

Kräfte und Geschwindigkeiten auf geraden Streckenabschnitten. Dabei wird keine

kontinuierliche Bahnkurve berechnet, sondern ein Polygonzug. Die Bahnkurve erhält

man näherungsweise als Menge von Punkten, und zwar den Ecken des Polygonzugs.

Bei Wahl immer kleinerer Zeiteinheiten unterscheidet sich die simulierte Bahn immer

weniger von der "wahren" Bahn. Die Güte der Näherung kann studiert werden, wenn

man den Fall "Luftwiderstand gleich Null" simuliert und die so gewonnene Bahn mit

der aus Gleichungen berechneten theoretischen Bahn vergleicht.

________________________________________________________________________________

 

Inhalte:

 

Teil I     Allgemeiner (schräger) Wurf, Basiselement

 

Teil II    Simulation des Wurfes einer Holzkugel bzw. einer aus Alufolie geformten Kugel

             mit experimenteller Kontrolle

 

Teil III   Kugelstoßen, Wurfweite in Abhängigkeit vom Abwurfwinkel

             Kugelstoßen in Mexiko City (2240 m ü. NN)

 

Teil IV  Freier Fall eines Papier-Kegels

            Luftwiderstand proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit

_____________________________________________________________________________________

 

 

Teil I  Allgemeiner (schräger) Wurf, Basiselement

 

Die Simulation beruht auf einem bewussten, prinzipiellen Fehler: Man stellt sich die Flugbahn als einen Polygonzug

(= Folge von Streckenabschnitten) vor. Die Kugel fliegt jeweils für eine Zeiteinheit dt geradeaus und führt am Ende

dieses Geradenstücks eine ruckartige Richtungsänderung durch.

 

Die Richtungsänderung wird in jedem Schleifendurchgang einer entsprechenden MuPAD-Prozedur neu berechnet.

Falls man den Zeitabschnitt klein genug wählt, kann man von einer hinreichend guten Näherung an den tatsächlichen

Kurvenverlauf ausgehen.

 

In der Skizze geht man von einer Momentaufnahme mit der Momentangeschwindigkeit v aus. Man stellt sich die

Geschwindigkeit aufgespalten in die Komponenten vx und vy vor.

Die Bewegung der Kugel in Richtung von v  hat die Luftreibungs-Bremskraft zur Folge:

image

Auch die Bremskraft denken wir uns in die Komponenten FLx und FLy zerlegt. Die beiden Parallelogramme (bzw.

Rechtecke) sind zueinander ähnlich. Daher gilt 

image

 

image

 

Die Bremskraft FLx  in Richtung der x-Achse hat nun eine Bremsbeschleunigung in x-Richtung entgegen vx zur Folge:  

image

Die Geschwindigkeit in x-Richtung wird also im nächsten Zeitintervall kleiner, und zwar sinkt sie auf

image

Ganz analog folgt derselbe Term für die Änderung der Geschwindigkeit in y-Richtung, wobei hier noch der Effekt

er Erdbeschleunigung (stets nach unten, d.h. in negative Richtung) berücksichtigt werden muss:

image

Man überzeuge sich, dass bei  vy-neu  der Bremsbeschleunigungsanteil mal subtrahiert und mal addiert wird,

je nach Vorzeichen (= Richtung) von vy.

 

reset():

DIGITS:=3:

 

m:= 10:        // Masse in g

v0:= 5:        // Abwurf-Geschwindigkeit in m/s

d:= 100:       // Durchmesser der Kugel in mm

delta_t:= 50:  // Dauer einer Zeiteinheit in ms

cw:= 0.45:     // Luftwiderstansbeiwert (Kugel: 0.45)

w_beta:= 25:   // Abwurf-Winkel in Grad

h:= 1.3:       // Abwurfhöhe in m

g:= 9.814:     // Erdbeschleunigung

ro:= 1.225:    // Dichte der Luft in kg/m³

vx0:= float(v0*cos(w_beta*PI/180)): // Anfangskomponenten

vy0:= float(v0*sin(w_beta*PI/180)): // der Geschwindigkeit

 

Bahn:= proc(v0)

  local C,C1,vx,vy,a,i;

begin

  C:=float(cw*ro*PI*d^2/8);

  C1:=float(C/(1000*m)); 

  dt:=delta_t/1000; // dt bestimmt die Genauigkeit der Simulation

  sx[0]:=0;sy[0]:=h;

  smx[0]:=0;smy[0]:=h;

  vx:=vx0;vy:=vy0;

 

  i:=0;     // Berechnungen ohne Luftwiderstand

  repeat

    vx:=vx;

    vy:=vy-g*dt;

    sx[i+1]:=sx[i]+vx*dt;

    sy[i+1]:=sy[i]+vy*dt;

    ab:=sy[i+1];

    i:=i+1;

  until ab<0 end_repeat;

  maxx:=i;

 

  vx:=vx0;vy:=vy0;

  i:=0;        // Berechnungen mit Luftwiderstand

  repeat

    a:=float(C1*sqrt(vx^2+vy^2)); // s. Text oben

    vx:=vx*(1-a*dt); //

    vy:=vy*(1-a*dt)-g*dt;

    smx[i+1]:=smx[i]+vx*dt;

    smy[i+1]:=smy[i]+vy*dt;

    ab:=smy[i+1];

    i:=i+1;

  until ab<0 end_repeat;

  maxm:=i;

end_proc:

 

delta_t:=20: // Dauer einer Zeiteinheit in ms

Bahn(v0):

 

Punkte_mit:= plot::Point2d([smx[i],smy[i]],

                           PointSize=1,

                           PointStyle=Circles,

                           Color=RGB::Red,

                           VisibleFromTo = i..i,

                           VisibleAfterEnd

                           ) $ i=0..maxm:

Punkte_ohne:= plot::Point2d([sx[i],sy[i]],

                           PointSize=1,

                           PointStyle=Circles,

                           Color=RGB::Blue,

                           VisibleFromTo = i..i,

                           VisibleAfterEnd

                           ) $ i=0..maxx:

 

x:=t --> vx0*t:  //mathematisch ohne Luftwid.

y:=t --> vy0*t-0.5*g*t^2+h:

Curve_o:= plot::Curve2d([x(t), y(t)], t=0..k, k=0..maxx*dt,

                        PointSize=1, PointStyle=Circles, Color=RGB::Green):

 

Bemerkung: Die folgende Grafik ist animiert, man kann sich die theoretische Flugbahn (nach Formel) einzeichnen lassen

und bzgl. der roten und blauen Bahnkurven Orte von Gleichzeitigkeit betrachten.

Am Vergleich mit der simulierten Flugbahn ohne Luftwiderstand erkennt man die Güte der Simulation bzw. der

Näherung, die dann auch für die Simulation mit Luftwiderstand gilt.

 

Sc:= Punkte_mit, Punkte_ohne, Curve_o,

     ViewingBox = [0..5, -1..3],

     AxesTitles = ["Wurfweite(m)", "Wurfhöhe(m)"],

     YAxisTitleOrientation = Vertical:

plot(Sc, GridVisible):

MuPAD graphics

 

 

Teil II  Experimentelle Kontrolle

 

Simulation des Wurfes einer Holzkugel bzw. einer aus Alufolie geformten Kugel

und Vergleich mit dem tatsächlichen Experiment

 

Eine Holzkugel bzw. eine aus Alufolie geformte Kugel werden mit einem Schussapparat abgeschossen.

Die Startgeschwindigkeit wird vermittels der Durchgangszeit mit einem Lichtschranken-Paar gemessen,

außerdem die Flugweite in x-Richtung. Der Abstand der Lichtschranken beträgt 40,5 mm. Alle übrigen

Werte (Winkel, Massen usw.) findet man unten im MuPAD-Quelltext.

 

Die Schussweiten werden mit einer Simulation verifiziert bzw. verglichen.

 

Messwerte:

 

Holz Weite (m) 5,55 6,30 6,14 5,60 6,55

Zeit (ms) 5,726 5,095 7,690 7,130 8,110

Alu Weite (m) 6,10 6,40 6,50 6,60 6,55 6,52

Zeit (ms) 4,898 4,614 4,648 4,613 4,573 4,629

 

reset():

DIGITS:=3:

 

w_beta:=25: // Abwurf-Winkel in Grad

h:=1.3:     // Abwurfhöhe in m

g:=9.81:    // Erdbeschleunigung

ro:=1.25:   // Dichte der Luft in kg/m³

 

Bahn:=proc(v0)

  local vx,vy,a,i,dt;

begin

  vx0:=float(v0*cos(w_beta*PI/180)):; // Anfangskomponenten

  vy0:=float(v0*sin(w_beta*PI/180)):; // der Geschwindigkeit

  C1:=float(cw*ro*PI*d^2/(8000*m)):; 

  dt:=delta_t/1000; // dt bestimmt die Genauigkeit der Simulation

  sx[0]:=0;sy[0]:=h;

  smx[0]:=0;smy[0]:=h;

  vx:=vx0;vy:=vy0;

 

  i:=0;     // Berechnungen ohne Luftwiderstand

  repeat

    vx:=vx;

    vy:=vy-g*dt;

    sx[i+1]:=sx[i]+vx*dt;

    sy[i+1]:=sy[i]+vy*dt;

    ab:=sy[i+1];

    i:=i+1;

  until ab<0 end_repeat;

  maxx:=i;

 

  vx:=vx0;vy:=vy0;

  i:=0;        // Berechnungen mit Luftwiderstand

  repeat

    a:=float(C1*sqrt(vx^2+vy^2)); // s. Text oben

    vx:=vx*(1-a*dt); //

    vy:=vy*(1-a*dt)-g*dt;

    smx[i+1]:=smx[i]+vx*dt;

    smy[i+1]:=smy[i]+vy*dt;

    ab:=smy[i+1];

    i:=i+1;

  until ab<0 end_repeat;

  maxm:=i;

 

  L:= solve(vy0*t-0.5*g*t^2+h,t);  // Berechnung ohne Luftwiderstand nach Gleichung

  s_theo:=op(L,1)*vx0;

 

  print(NoNL,Unquoted,expr2text(s_theo)."\t\t".expr2text(sx[maxx])."\t\t\t".expr2text(smx[maxm])."\t\t\t")

end_proc:

 

 

Holzkugel:

 

delta_t:= 2:      // Dauer einer Zeiteinheit in ms

cw:= 0.45:        // Luftwiderstandsbeiwert (Kugel: 0.45)

d:= 34: m:= 15.7: // Durchmesser in mm / Masse in g

ds:= 40.5:        //Abstand der Lichtschranken

 

// Geschwindigkeitsfeld:

v:=[ds/5.725, ds/5.095, ds/5.265, ds/5.68, ds/4.992]:// v in m/s

 

// Schuss-Weiten

s_messung:=[5.55, 6.30, 6.14, 5.60, 6.55]:;

 

print(NoNL,Unquoted,"Wurfweiten (* = ohne Luftwiderstand)\n");

print(NoNL,Unquoted,"Theorie*\tSimulation*\tSimulation\tgemessen\t\tAbweich. in %\n");

 

for j from 1 to 5 do

  Bahn(v[j]):;

  print(NoNL,Unquoted,expr2text(s_messung[j])."\t\t\t".expr2text(100*(1-s_messung[j]/smx[maxm]))."\n");

end_for

Wurfweiten (* = ohne Luftwiderstand)

Theorie* Simulation* Simulation gemessen Abweich. in %

5.79 5.78 5.51 5.55 -0.659

6.91 6.92 6.52 6.3 3.43

6.57 6.58 6.22 6.14 1.34

5.86 5.85 5.58 5.6 -0.379

7.14 7.15 6.72 6.55 2.48

 

Aus Alu-Folie geformte Kugel:

Offensichtlich muss der Widerstandsbeiwert der rauen "Kugel" (die außerdem etwas abgeplattet ist)

korrigiert werden. Mit cw = 0,55 erhält man gute Näherungswerte, man rechne aber zunächst mit cw=0,45.

Man kann die Simulation also zur cw-Wert-Bestimmung umfunktionieren.

 

delta_t:=2:  // Dauer einer Zeiteinheit in ms

cw:=0.45:    // Luftwiderstandsbeiwert einer glatten Kugel

//cw:=0.55:  // Luftwiderstandsbeiwert der rauen Kugel

d:=34: m:=5.8: ds:=40.5:

v:=[ds/4.898, ds/4.614, ds/4.648, ds/4.613, ds/4.573, ds/4.629]:

s_messung:=[6.10, 6.40, 6.50, 6.60, 6.5, 6.52]:

print(NoNL,Unquoted,"Wurfweiten (* = ohne Luftwiderstand)\n");

print(NoNL,Unquoted,"Theorie*\tSimulation*\tSimulation\tgemessen\t\tAbweich. in %\n");

for j from 1 to 6 do

  Bahn(v[j]):;

  print(NoNL,Unquoted,expr2text(s_messung[j])."\t\t\t".expr2text(100*(1-s_messung[j]/smx[maxm]))."\n");

end_for

Wurfweiten (* = ohne Luftwiderstand)

Theorie* Simulation* Simulation gemessen Abweich. in %

7.36 7.36 6.28 6.1 2.94

8.08 8.08 6.79 6.4 5.8

7.99 7.99 6.74 6.5 3.55

8.09 8.08 6.81 6.6 3.03

8.2 8.2 6.88 6.5 5.54

8.05 8.04 6.77 6.52 3.76

 

 

 

Teil III   Kugelstoßen

 

- Wurfweite in Abhängigkeit vom Abwurfwinkel

- Kugelstoßen in Mexiko City (2240 m ü. NN)

 

reset():

DIGITS:=6:

 

Bahn:=proc(winkel)

  local vx,vy,a,i,dt;

begin

  vx0:=float(v0*cos(winkel*PI/180)); // Anfangskomponenten

  vy0:=float(v0*sin(winkel*PI/180)); // der Geschwindigkeit

  C1:=float(cw*ro*PI*d^2/(8000*m)); 

  dt:=delta_t/1000; // dt bestimmt die Genauigkeit der Simulation

  sx[0]:=0;sy[0]:=h;

  smx[0]:=0;smy[0]:=h;

  vx:=vx0;vy:=vy0;

 

  i:=0;     // Berechnungen ohne Luftwiderstand

  repeat

    vx:=vx;

    vy:=vy-g*dt;

    sx[i+1]:=sx[i]+vx*dt;

    sy[i+1]:=sy[i]+vy*dt;

    ab:=sy[i+1];

    i:=i+1;

  until ab<0 end_repeat;

  maxx:=i;

 

  vx:=vx0;vy:=vy0;

  i:=0;        // Berechnungen mit Luftwiderstand

  repeat

    a:=float(C1*sqrt(vx^2+vy^2)); // s. Text oben

    vx:=vx*(1-a*dt); //

    vy:=vy*(1-a*dt)-g*dt;

    smx[i+1]:=smx[i]+vx*dt;

    smy[i+1]:=smy[i]+vy*dt;

    ab:=smy[i+1];

    i:=i+1;

  until ab<0 end_repeat;

  maxm:=i;

 

  L:= solve(vy0*t-0.5*g*t^2+h,t);  // Berechnung ohne Luftwiderstand nach Gleichung

  s_theo:=op(L,1)*vx0;

 

  print(NoNL,Unquoted,expr2text(s_theo)."\t\t".expr2text(sx[maxx])."\t\t"

            .expr2text(smx[maxm])."\t\t".expr2text(winkel))

end_proc:

 

 

Gemeinsame Daten für beide Höhen über NN:

 

delta_t:=0.5: // Dauer einer Zeiteinheit in ms

cw:=0.45:     // Luftwiderstandsbeiwert (Kugel: 0.45)

v0:=13:       // Abstoßgeschwindigkeit in m/s

h:=2:         // Abstoßhöhe in m

d:=120.88:    //Durchmesser in mm

m:=7270:      // Masse in g

w_beta:=[39.5, 40.0, 40.5, 41.0, 41.5, 42.0, 42.5, 43.0, 43.5, 44.0, 44.5]:

 

 

Simulation auf Meereshöhe

 

g:=9.814:    // Ortsfaktor

ro:=1.225:   // Dichte der Luft in kg/m³

print(NoNL,Unquoted,"Wurfweiten (* = ohne Luftwiderstand)\n");

print(NoNL,Unquoted,"Theorie*\t\tSimulation*\tSimulation\tWinkel\n");

for j from 1 to 11 do

  Bahn(w_beta[j]):

  print(NoNL,"\n");

end_for

Wurfweiten (* = ohne Luftwiderstand)

Theorie* Simulation* Simulation Winkel

19.0561 19.0541 18.9473 39.5

19.0775 19.0756 18.9685 40.0

19.0942 19.0934 18.986 40.5

19.1062 19.1025 18.9948 41.0

19.1134 19.1126 19.0047 41.5

19.1159 19.114 19.006 42.0

19.1137 19.1117 19.0035 42.5

19.1066 19.1055 18.9972 43.0

19.0948 19.0908 18.9824 43.5

19.0781 19.0769 18.9638 44.0

19.0565 19.0545 18.9415 44.5

 

Simulation in Mexiko 2240 m ü. NN (Erdbeschleunigung, Luftdichte),

Die große Höhe bringt immerhin eine um ca. 3,6 cm größere Weite, davon macht

die Änderung des Ortsfaktors ca. 1,2 cm aus.

 

g:=9.807:         // Ortsfaktor in 2240 m Höhe

ro:=0.773*1.225:  //  Dichte der Luft in 2240 m Höhe

//Berechnung: www.wetter-herrenberg.de/interaktives/Druck/barometrische.htm

print(NoNL,Unquoted,"Wurfweiten (* = ohne Luftwiderstand)\n");

print(NoNL,Unquoted,"Theorie*\t\tSimulation*\tSimulation\tWinkel\n");

for j from 1 to 11 do

  Bahn(w_beta[j]):

  print(NoNL,"\n");

end_for

Wurfweiten (* = ohne Luftwiderstand)

Theorie* Simulation* Simulation Winkel

19.0683 19.0641 18.9868 39.5

19.0897 19.0856 19.008 40.0

19.1065 19.1033 19.0205 40.5

19.1185 19.1172 19.0342 41.0

19.1258 19.1223 19.0392 41.5

19.1283 19.1285 19.0404 42.0

19.1261 19.1261 19.0379 42.5

19.119 19.115 19.0315 43.0

19.1072 19.1049 19.0214 43.5

19.0905 19.0862 19.0027 44.0

19.0689 19.0684 18.9802 44.5

 

 

 

Teil IV  Freier Fall eines Papier-Kegels

Luftwiderstand proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit

 

Die Werte im MuPAD-Quelltext beziehen sich auf einen konkreten Unterrichtsversuch im Treppenhaus

der Schule, der leider vor Fertigstellung dieser Simulation stattfand. Man erkennt aus den Berechnungen,

dass die Fallhöhe von 8,50 m für die relativ hohen Massen der Kegel nicht ausreichend ist, um auf eine

konstane Endgeschwindigkeit zu kommen. Umgekehrt kann man mit der Simulation bei gegebener

Fallstrecke bestimmen, mit welchen Kegelmassen man arbeiten kann.

 

Die Prozedur wurde an die Eindimensionalität der Bewegung angepasst.

 

reset():

DIGITS:=3:

 

h:=8.5:          // Abwurfhöhe in m

g:=9.81:         // Erdbeschleunigung

ro:=1.25:        // Dichte der Luft in kg/m³

cw:=0.5:         // Luftwiderstandsbeiwert eines offenen Kegels

d:=0.28:         // Durchmesser des Trichters in m

A:=PI*d^2/4:     // Querschnittsfläche in m²

C:=float(0.5*cw*ro*A):  // Konstante

 

Fall:=proc(m)

  local vy, a, i, C1, dt;

begin

  //C1:=float(cw*ro*PI*d^2/(8000*m)); 

  C1:=float(1000*C/m);

  dt:=delta_t/1000;  // dt bestimmt die Genauigkeit der Simulation

  sy[0]:=h;smy[0]:=h;

  vy:=0;vmy[0]:=0;

 

  i:=0;     // Berechnungen ohne Luftwiderstand

  repeat

    vy:=vy-g*dt;

    sy[i+1]:=sy[i]+vy*dt;

    ab:=sy[i+1];

    i:=i+1;

  until ab<Endhoehe end_repeat;

  maxx:=i;

 

  i:=0; // Berechnungen mit Luftwiderstand

  repeat

    a:=float(C1*abs(vmy[i])); // s. Text oben

    vmy[i+1]:=vmy[i]*(1-a*dt)-g*dt;

    smy[i+1]:=smy[i]+vmy[i+1]*dt;

    ab:=smy[i+1];

    i:=i+1;

  until ab<Endhoehe end_repeat;

  // Mit ab<-5 (z.B.) kann man "tiefer" fallen

  maxm:=i;

 

  //print(NoNL,Unquoted,expr2text(sy[maxx])."\t\t\t".expr2text(smy[maxm])."\t\t\t")

end_proc:

 

delta_t:=100: // Dauer einer Zeiteinheit in ms

Endhoehe:=0:

Fall(101):    // Masse in g

 

Die folgende Grafik ist animiert. Sie stellt die Geschwindigkeit in Abhängigkeit

vom Ort dar und läuft "rückwärts".

 

OrtGeschw:= plot::Point2d([smy[i],-vmy[i]],

                           PointSize=2,

                           PointStyle=Circles,

                           Color=RGB::Red,

                           VisibleFromTo = i..i,

                           VisibleAfterEnd

                           ) $ i=0..maxm:

Sc:= OrtGeschw,

     ViewingBox = [ab-1..h, -0.5..8],

     AxesTitles = ["Ort (m)", "Geschwindigkeit (m/s)"],

     YAxisTitleOrientation = Vertical:

 

plot(Sc,  GridVisible):

MuPAD graphics

print([smy[i],vmy[i]] $ i=0..maxm)

[8.5, 0], [8.4, -0.981], [8.21, -1.94], [7.92, -2.85], [7.55, -3.68],

 

   [7.11, -4.4], [6.61, -5.01], [6.06, -5.52], [5.47, -5.92],

 

   [4.85, -6.23], [4.2, -6.47], [3.53, -6.66], [2.85, -6.79],

 

   [2.16, -6.89], [1.47, -6.97], [0.765, -7.03], [0.0589, -7.07],

 

   [-0.651, -7.1]

 

v²/m sollte konstant sein, bei den gegebenen Massewerten ist das aber nicht der Fall.

Erst wenn die Kegel tiefer fallen könnten, z.B.  Endhoehe:=-10, erhält man konstante

Quotienten. Alternativ wähle man leichtere Kegel.

 

m_wert:=[51, 61, 71, 81, 91, 101]:

//m_wert:=[5, 10, 15, 20, 25, 30]:

delta_t:=10:     // Dauer einer Zeiteinheit in ms

Endhoehe:=0:

//Endhoehe:=-10: // Der Kegel fällt 10m unter Fussbodenniveau

 

print(NoNL,Unquoted,"Masse\tEndgeschwindigkeit\tv²/m\n");

for j from 1 to 6 do

  Fall(m_wert[j]):

  vy[j]:=float(vmy[maxm]):

  print(NoNL,Unquoted,expr2text(m_wert[j])."\t\t\t".expr2text(vy[j])."\t\t\t\t".expr2text(vy[j]^2/m_wert[j])."\n");

end_for

Masse Endgeschwindigkeit v²/m

51 -5.1 0.509

61 -5.56 0.508

71 -5.99 0.505

81 -6.37 0.501

91 -6.72 0.496

101 -7.04 0.49

 

Punkte:= plot::PointList2d([[m_wert[i], abs(vy[i])] $ i=1..6],

               PointSize=2, PointStyle=Circles, Color=RGB::Blue):

 

Statt einer Regressionskurve definiert man mit einem der Punkte

die Wurzelfunktion und bewertet die Lage der übrigen Punkte:

 

f:=x --> (abs(vy[6])/sqrt(m_wert[6]))*sqrt(x):

Gf:=plot::Function2d(f, x=0..105, Color=RGB::Blue):

 

Sc:= Punkte, Gf,

     ViewingBox = [0..105, 0..8],

     AxesTitles = ["Masse (g)", "Geschwindigkeit (m/s)"],

     YAxisTitleOrientation = Vertical:

 

plot(Sc,  GridVisible):

MuPAD graphics

"Photosequenz" des fallenden Kegels, Vergleich mit und ohne Luftwiderstand

 

delta_t:=200:  // Dauer einer Zeiteinheit in ms

Endhoehe:=0:

Fall(50):

 

Punkte_mit:= plot::Point2d([1,smy[i]],

                           PointSize=2,

                           PointStyle=Circles,

                           Color=RGB::Red,

                           VisibleFromTo = i..i,

                           VisibleAfterEnd

                           ) $ i=0..maxm:;

Punkte_ohne:= plot::Point2d([2,sy[i]],

                           PointSize=2,

                           PointStyle=Circles,

                           Color=RGB::Blue,

                           VisibleFromTo = i..i,

                           VisibleAfterEnd

                           ) $ i=0..maxx:

Sc:= Punkte_mit, Punkte_ohne,

     ViewingBox = [0..4,-2..h+1],

     AxesTitles = [" ", "Höhe(m)"],

     YAxisTitleOrientation = Vertical:

 

plot(Sc,  GridVisible):

MuPAD graphics

_______________________________________________________________________________

 

Anmerkungen:

1.  Weitere Anregungen zum Einsatz von MuPAD in der Lehre finden Sie auf unserem WebPortal

     MuPAD in Schule und Studium unter: http://schule.mupad.de bzw. http://studium.mupad.de.

_______________________________________________________________________________

 

 

 

MuPAD Education Group: Kostenlose Materialen für MuPAD Pro:
www.sciface.com/education, schule.mupad.de, studium.mupad.de, mupad.zum.de.