Bewegungslehre
-> Fadenpendel

So viele schöne Formeln im Physikbuch, die so gern ins Lingo übersetzt werden wollen ... zB. das Fadenpendel. Mit dem könnte man viele lustige Sachen anstellen.

Phase 1 - einfach und simpel

Eine einfache Formel gibt Auskunft über die Gesamtschwingungsdauer eines Pendels:

Das erste Pendel ist damit schnell gebaut und schwingt schon fröhlich vor sich hin.
 
Example: pendel_simpel.dir

Da wir Director-Programmierer aber doch immer alles interaktiv haben wollen, macht es mich nicht besonders glücklich, in das Schwing-Geschehen nicht eingreifen zu dürfen. Lediglich die Startposition kann man anhand dieser Formel verändern. Das ist nicht viel. :-(


Phase 2 - Geschwindigkeit, Beschleunigung und Kräfteparallelogramme.

Das gesteckte Ziel ist klar:

  1. Ich will die Kugel anschubbsen können; Kräfte korrekt miteinander addieren können.
  2. Ich will die Schnur in die Hand nehmen, und rumwedeln können. Wie ein echtes Spielzeug soll das Pendel je nach meiner Bewegungsrichtung mehr Schwung bekommen, oder an Energie verlieren.
PS: In meinen ersten Versuchen, das Pendel auf Basis von Kräften umzusetzen, bin ich immer von dem mathematischen Sonderfall ausgegangen, die Reibung zu vernachlässigen. Das Pendel soll endlos schwingen.
 
Versuch 1 konzentriert sich auf die Formel:
Tangentialkraft = m*g*sin(Winkel)
Geschwindigkeit und Zeitfaktor werden vernachlässigt, Kräfte werden simpel addiert.

Obwohl diese Vorgangsweise eigentlich ziemlich falsch sein müßte, is dennoch ein beinahe funktionierendes Spielzeug entstanden...

PS: Die Formeln funktionieren nur, wenn der Winkel kleiner 90° ist. Da das Script keinerlei Rücksicht auf große Winkel nimmt, sieht es so aus, als wäre die Verbindung zw. Aufhängung und Masse kein Faden, sondern eine Stange.

 
Example: Pendel_v1.dir
Problem

Eines meiner größten Probleme mit dem Pendel generell ist, den nächsten Punkt der Bewegung exakt zu berechnen.
Die nebenstehende Skizze soll das Kräfteparallelogramm nochmal verdeutlichen. Die ermittelte Kraft, diesmal grün eingezeichnet, liegt auf einer Tangente vom Kreis. Somit kann der Endpunkt (die Pfeilspitze) NICHT Bestandteil des Kreises selbst sein.

Somit bräuchte ich noch eine Formel (???) um den exakten Punkt auf dem Kreis exakt ermitteln zu können.

weitere Versuche

Die Beispiele aller weiteren Versuche will ich Euch mit Absicht vorenthalten, denn sie verwirren nur. zB jene Variante, die das Kräfteparallelogramm ignoriert und sich ausschließlich mit der Formel für die Tangentialgeschwindigkeit beschäftigt, ist ziemlich gescheitert. :-)
Weitere Versuche, die mittels privaten Emaildiskussionen enstanden sind, sind unterm Strich nur Abwandlungen der Variante 1. Auch wenn ein bis zwei Scriptzeilen hinzugekommen sind, die das Verhalten etwas verbessert haben, ändert sich nichts an der generellen Situation:

Bei der korrekten Berechnung der Pendelbewegung müssen sämtliche Formeln berücksichtigt, und korrekt miteinander kombiniert werden.
Hinweise zur Aufklärung werden gerne entgegengenommen. :-)
 
Last: Bouncing Ball