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Mechanik & Einfache Maschinen · AP Physics 1 Unit 3 (Circular Motion)

Kreisbewegung & Zentripetalkraft-Simulator

Gleichförmige Kreisbewegung & Zentripetalkraft: Achterbahn und Brückenüberfahrt

  • Clientseitig
  • Keine Anmeldung
  • Echtzeit-Herleitung
  • Projektormodus
  • A4-Arbeitsblatt
Lokale Berechnung · Privat
Interaktives Wissenschaftslabor Reine clientseitige Berechnung physikalischer Gesetze. Die Verarbeitung erfolgt lokal ohne Erfassung persönlicher Daten.
3D-Simulationsfenster● 60 FPS
Voreinstellungen & typische Fallen:

Experimentelle Steuerungsparameter

m
m/s
kg

Echtzeit-Herleitung & Kennzahlen

Zentripetalbeschleunigung
--
Zentripetalkraft
--
Normalkraft N
--
Kritische Geschwindigkeit
--
Echtzeit-Formelherleitung
Grundformel: --
Einsetzungsschritte: --
Physikalischer Zustand: --

Typische Beispielaufgaben & Prüfungsfallen

Worked Problem

Aufgabe: A 1000kg car crosses a convex bridge (R=50m) at 10m/s. What is the normal force at apex? (g=10m/s²)
Schrittweise Herleitung:
  1. Apex equilibrium: mg - N = mv²/R => N = 1000*(10 - 100/50) = 8000N.

Worked Problem

Aufgabe: A roller coaster loop has radius 10m. What is the minimum velocity at the top to prevent falling? (g=10m/s²)
Schrittweise Herleitung:
  1. At critical apex, N=0: mg = mv²/R => v_min = sqrt(gR) = sqrt(10*10) = 10m/s.

Arbeitsblatt für den Unterricht & Hausaufgaben

Q1. Variant 1: Is uniform circular motion truly uniform motion? Explain why.
Q2. Variant 2: Why are outer train rails banked on curves? What happens if speed exceeds design limit?
Q3. Variant 3: What physical principle enables washing machine spin dryers to extract water?

Häufige Fragen & typische Missverständnisse

Is "centrifugal force" a real physical force?
No! In an inertial frame, only centripetal force exists. Outward movement is due to inertia carrying the mass along the tangent when inward force is insufficient.
Does the net force do work in uniform circular motion?
Zero work! Centripetal force is strictly perpendicular to instantaneous displacement at all points, so W = F*s*cos(90°) = 0.
Why do brakes become ineffective if a car speeds over a convex bridge crest?
Higher speeds decrease normal force N, reducing maximum tire friction f=μN. At takeoff speed N=0, friction vanishes completely.
How many forces act on a conical pendulum bob?
Only two: gravity G and rope tension T. Centripetal force is their resultant vector (mg*tanθ). Never draw a separate centripetal force on the diagram!