Kursangebot | Physik | Integration der Bahnbeschleunigung/-geschwindigkeit

Physik

Integration der Bahnbeschleunigung/-geschwindigkeit

In den vorherigen Abschnitten ist immer davon ausgegangen worden, dass die Bahnkurve gegeben ist. Es besteht natürlich ebenfalls die Möglichkeit, dass die Beschleunigung gegeben ist und daraus die Geschwindigkeit und die Bahnkurve bestimmt werden sollen.

Es gilt allgemein für die skalare Darstellung:

Methode

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Bestimmung der Bahngeschwindigkeit aus der Bahnbeschleunigung

Um nun beispielsweise aus der Beschleunigung die Geschwindigkeit bestimmen zu können, wird die Bahngeschwindigkeit aus der folgenden Gleichung bestimmt:


Es folgt dann die Auflösung nach :


Anschließend Integration beider Seiten:


Letztlich resultiert dann:

Methode

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Bestimmung der Bahnkurve aus der Bahngeschwindigkeit

Mit einer weiteren Integration ist es dann möglich die Bahnkurve zu bestimmen. Hierfür wird die folgende Gleichung herangezogen:


Auflösen nach :


Anschließend wieder Integration beider Seiten:


Es resultiert dann:

Methode

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Anwendungsbeispiel: Geschwindigkeit und Bahnkurve bestimmen

Beispiel

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Ein Fahrzeug weist eine konstante Beschleunigung von auf. Wie sieht die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von aus und wie die Bahnkurve?

Zur Bestimmung der Geschwindigkeit wird die Bahnbeschleunigung einmal integriert:

Methode

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Dabei sind und Konstanten.

Die Bahnkurve berechnet sich dann aus der einmaligen Integration der Geschwindigkeit:

Beispiel

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Die Anfangsbedingungen seien: , sowie . Wie sieht der Weg zum Zeitpunkt aus?

Mit diesen Anfangsbedingungen ergibt sich dann:



Beispiel

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Die Anfangsbedingungen seien: , sowie . Wie sieht der Weg zum Zeitpunkt aus?

Mit diesen Anfangsbedingungen ergibt sich dann:

.

Merke

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Sind die Anfangsbedingungen nicht gegeben, so kann man davon ausgehen, dass: ist. Sinnvoll ist es die Anfangsbedingungen sofort zu Beginn zu berücksichtigen. Das erleichtert die Integration enorm.


Es wird wieder das obige Beispiel betrachtet, diesmal werden die Anfangsbedingungen aber direkt berücksichtigt:

Beispiel

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Ein Fahrzeug weist eine konstante Beschleunigung von auf. Wie sieht die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von aus und wie die Bahnkurve, wenn 

Zur Bestimmung der Geschwindigkeit wird die Bahnbeschleunigung einmal integriert:





Methode

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            Geschwindigkeit

Die Bahnkurve berechnet sich dann aus der einmaligen Integration der Geschwindigkeit:



Methode

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      Bahnkurve

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