Facharbeit aus der Physik von Tobias Gurdan

Die Brachistochrone

Beschreibung

"Die Brachistochrone" ist ein Programm, das das hinunterrollen einer Kugel auf verschiedenen Bahnen zwischen jeweils zwei identischen Punkten simuliert.

Die linke Kurve beschreibt die sog. "Zykloide", die schnellste Verbindung zwischen zwei Punkten im Raum!

Im Gegensatz dazu kann man vergleichen: Die rechte Seite bietet Auswahlmöglichkeiten für verschiedene Vergleichskurven.

Standardmäßig wird die Gerade, also die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten, als Vergleichskurve dargestellt.

Bedienung

1. Im Drop-Down-Feld lassen sich verschiedene Bahnen für die rechte Kugel einstellen. Zur Auswahl stehen z.B. eine Parabel, eine Sinuskurve oder eine Ellipse.

2. Der Zeitfaktor bestimmt, wie schnell die Zeit in der Simulation vergeht. So kann man sich das Geschehen beispielsweise auch in Zeitlupe ansehen oder maximal doppelt so schnell verstreichen lassen.

3. Das Feld Normale Anzeigen zum ankreuzen bestimmt, ob die Normalen der Teilstücke der Kurven grafisch dargestellt werden oder nicht.

4. Darunter finden sich 4 Ausgabefelder: Die ersten Beiden zeigen die Länge der Kurven an, die Zwei darunter die Laufzeiten der beiden Kugeln von Starten bis Erreichen des Endpunktes.

5. Die Diagramme zeigen den t-y-Verlauf der jeweiligen Kugel. Linkes zu Linker, Rechtes zu Rechter.

6. Schließlich kann man die Simulation mit Hilfe der Buttons auch wieder von neuem Starten.

7. Mit den Pfeiltasten Rauf und Runter kann man den Vergleichsball auf der Kurve positionieren. Wenn dies nicht funktioniert in eines der Textfelder klicken, um die Markierung aufzuheben.

Einheitentabelle

l


t

Bemerkung

Die gemessenen Laufzeiten weichen leicht voneinander ab.

Dies liegt wohl an gewissen Rundungsfehlern und unterschiedlichen Prozessorauslastungen, die während verschiedener Simulationsdurchgänge vorherrschen.

Jedoch bleibt das Verhältnis und v.a. die Tatsache, dass die Laufzeit auf der Zykloide stets geringer ist als auf jeder anderen Kurve, erhalten.