Ab PAKMA 2002 ist es möglich, mit Hilfe einer digitalen Videokamera real aufgenommene Experimente als Hintergrundfilm ablaufen zu lassen und gleichzeitig eine Simulation als Vergleich zu betrachten.
Hierzu muss zunächst ein Video geladen werden. Nach Auswahl des Punktes Video öffnet sich der windowsübliche Dialog zum Öffnen einer Datei (vgl. Abb. 3.59) mit der Aufforderung, dem PAKMA-Projekt ein Video zuzuweisen. Nach dem Auswählen der einer Videodatei, die im AVI-Format vorliegen muss, erscheint das Dialogfeld Video-Eigenschaften, s. Abb. 3.60. Hier kann die Nummer des Start-Frames per Hand eingegeben werden. Um die Startposition leichter einstellen zu können, kann über die Buttons das Video in gewohnter Weise abgespielt, angehalten und an die gewünschte Stelle gespult werden. Falls das Startframes auf diese Weise gewählt werden soll, ist es durch Klicken auf das Feld "Übernehmen" als Start-Frame zu übernehmen. Zusätzlich kann sowohl die Höhe als auch die Breite Videos festgelegt bzw. die Originalgröße übernommen werden. Der Punkt P1 des Videoclips bestimmt die Position des Videos im Ausgabefensters und wird völlig analog dem Punkt P1 des Animationselements Bitmap gehandhabt.

Hinweis : Zu diesem Thema lesen Sie auch den Artikel von T. Wilhelm, T. Geßner, M. Suleder, D. Heuer: Sportaktivitäten vielseitig analysieren und modellieren – Video- und Messdaten multimedial aufbereiten.
In : Praxis der Naturwissenschaften, Heft 2, S. 23-30 Jg. 2003

Anwendungsbeispiel : Vergleich Modell - Video am Beispiel Federschwinger

In diesem Beispiel soll die mit einer Videokamera aufgenommene Federschwingung mit dem Modell einer harmonischen Schwingung verglichen werden.

Modell
Zunächst wird mit VisEdit das Wirkungsgefüge der harmonischen Schwingung (feder.ved) erstellt und im PAKMA-Ausgabefenster der zeitliche Verlauf der Schwingung in einem Graphen ausgegeben. Zusätzlich werden Animations- elemente zur bildhaften Darstellung der Federschwingung mit angezeigt. Wie man hierbei im einzelnen vorgeht wird in Abschnitt 3.8 beschrieben. Die Anfangswerte für die Masse m, die Federkonstante D und die Anfangsauslenkung y können über Schieber eingestellt werden.
Über die Schieber werden die Werte für die Federkonstante, die Masse und die Anfangsauslenkung des Experiments in das Modell übernommen. Im Experiment beträgt die Masse an der Feder 111.15 Gramm, die Federkonstante 3,075 N/m und die Anfangsauslenkung 0,09 Meter.
federvideo_modell.prv stellt das fertige Projekt zur Verfügung.

Abb.3.61 Ausgabe von federvideo_modell.prv

Gefilmtes und mit AVA analysiertes Experiment mit PAKMA darstellen
Die gefilmte Schwingung des Federpendels wird mit dem Videoanalyseprogramm AVA ausgewertet. Das Programm ermittelt den zeitlichen Verlauf der Bewegung des Federschwingers und trägt ihn in eine Tabelle ein. Diese Tabelle wird in PAKMA eingelesen. Wie dabei im einzelnen vorzugehen ist wird ausführlich im Kapitel 4.1.2 beschrieben. So ist es möglich, den zeitlichen Verlauf der Bewegung des Federschwingers im PAKMA-Ausgabefenster in einem Graphen darzustellen darzustellen. Zusätzlich soll das Video mit dargestellt werden. Als Startframe wählen wir über die Buttons die Stelle im Video aus, an der der Federschwinger das erste Maximum annimmt.

federvideo_messung.prj stellt das fertige Projekt zur Verfügung.

Abb.3.62 Ausgabe von federvideo_messung.prj

Vergleich von Modell und Video im PAKMA
Nun gilt es die Graphen, die sich aus dem Modell ergeben, das das Realexperiment beschreibt, "übereinander zu legen" mit dem Graphen die sich aus der Videoanalyse ergeben. Auf diese Weise kann nun ein direkter Vergleich zwischen modelliertem physikalischen Sachverhalten und einer gefilmten Realsituation satt finden. Dazu wird ein gemeinsames Kernprogramm für beide Abläufe erstellt und die zum Modell und die zum Realexperiment gehörenden Graphen in ein gemeinsames Graphenfenster gezeichnet. Zusätzlich wird wieder das Video und die Animation der Federschwingung mit im Ausgabefenster dargestellt.
federvideo.prv stellt das fertige Projekt zur Verfügung.

Abb.3.63 Ausgabe von federvideo.prv

Offensichtlich ist das verwendete Wirkungsgefüge mit dem dahinterstehenden Modell der harmonischen Schwingung keine exakte Beschreibung des Realexperiments. Denn die Amplitude der Schwingung im Realexperiment nimmt mit der Zeit ab, während Sie im Modell konstant bleibt.

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