oder
Eine gleichförmige Bewegung liegt vor, wenn die Geschwindigkeit konstant ist. Die Geschwindigkeit ist definiert als
v = Streckenabschnitt Ds dividiert durch den dafür benötigte Zeitabschnitt Dt: |
v = Ds/Dt |
Betrachte das nachfolgende Video. Dort gleitet ein Fahrzeug auf einer horizontalen Fahrbahn, nachdem es mit der Hand angestoßen wurde.
(Wenn du gefragt wirst, ob du die Datei speichern sollst und anschließend abspielen sollst, antwortest du immer mit "ja".)
| Video: | |
test.avi
oder |
Du kannst schon mit dem freien Auge beurteilen, dass hier wohl eine gleichförmige Bewegung vorliegt, auch, wenn das Video etwas ruckelt.
Es ist bekannt, dass bei der Aufnahme des Videos alle 1/15 s ein Bild aufgenommen wurde. Dadurch, dass die Bilder schnell abgespielt werden, erscheint die Bewegung als eine gleichmäßig fließende ("kontinuierliche") Bewegung.
Vielleicht verwendest du ein Videoabspielgerät, mit dem du mittels eines Schiebebalken die Bilder einzeln darstellen kannst : jedes Bild wurde 1/15 s später aufgenommen als sein Vorgänger.
1. Wie könntest du nach der Definition entscheiden, ob eine gleichförmige Bewegung vorliegt?
Die gleichen Zeitabschnitte Dt = 1/15 s kennst du. Was müsstest du noch kennen, um die Entscheidung treffen zu können?
(Klicke die Antwort 1 nur dann an, wenn du deine eigene Antwort überprüfen möchtest!)
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2. Im nebenstehenden Bild sind alle Einzelbilder des Videos in ein einziges
Bild hineinkopiert worden. Woran kannst Du jetzt erkennen, dass eine
gleichförmige Bewegung vorliegt, wenigstens einige Zeit nach dem
Anstoßen? (Bewegung von rechts nach links)
(Klicke die Antwort 2 nur dann an, wenn du deine eigene Antwort überprüfen möchtest!) Berechne auf einem Blatt Papier, aber sehr sorgfältig mit allen Details die Geschwindigkeit, wenn jeweils gilt: Ds = 8 cm. |
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Zur Erinnerung:
Die Geschwindigkeit ist ein physikalische Größe. Jede physikalische Größe ist ein Produkt aus Maßzahl und Benennung. Statt "Benennung" wird häufig auch "Einheit" gesagt. Jede physikalische Größe kann verschiedene Einheiten haben. Für die Geschwindigkeit sind typische Einheiten 1 km/h oder 1 m/s oder 1 cm/s. Die Benennungen ergeben sich beim Rechnen ganz automatisch, wenn du für Ds und Dt die jeweiligen Größen (also mit Maßzahl und Benennung einsetzst).
3. Führe jetzt die Rechnung durch! (Klicke die Antwort 3 nur dann an, wenn du deine eigene Antwort überprüfen möchtest!)
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Du kannst das Experiment "Monstermotion"
zur gleichförmigen Bewegung auf dem Bildschirm durchführen.
(Wieder solltest du auf alle Fragen mit "ja" antworten).
(Wenn das Programm mit deinem Browser von hier aus nicht läuft, solltest du es unter dem Namen monst2.exe direkt aus seinem Verzeichnis aufrufen.) Sobald das Programm gestartet ist, solltest du in der Menüleiste "PARAMETER" aufrufen und die Schnelligkeit ("SPEED") z.B. auf den Wert 10 setzen. Dann klickst du im Menü "DESK/Start" an. Nachdem das "Monster" erschienen ist und sich in Bewegung gesetzt hat, solltest du jedesmal auf eine Taste drücken, wenn das Monster einen der Balken des Zebrastreifens erreicht hat oder wieder verlässt. |
Du erkennst dann ein t-s-Diagramm der Bewegung. Hole dir die Liste der gemessenen Werte her (Menüleiste: "HELP/List") und zeichne das t-s-Diagramm in dein Heft. Zeichne 2 beliebige Steigungsdreiecke dort ein und ermittle aus dem Steigungsdreieck (also mit Ds und Dt) die Steigung des t-s-Diagramms, also die Geschwindigkeit v. Ist diese wirklich konstant? Liefern alle beliebigen Steigungsdreiecke den gleichen Wert?
4. Woran erkennst du hier, dass eine gleichförmige Bewegung vorliegt?
Wie verläuft der t-s-Graph, wenn du ein zweites Mal die Bewegung bei einer anderen Geschwindigkeit ausstoppst? Trage den zweiten Graphen "nach Gefühl" in das gleiche Koordinatensystem ein wie den ersten Graphen und beschrifte beide Graphen mit "kleinere Geschwindigkeit" bzw. "größere Geschwindigkeit".
Mit Hilfe der Steigung v = Ds/Dt kannst du jetzt sehr einfach sagen, wie der t-s-Graph einer schnelleren Bewegung im Vergleich zur langsameren verläuft.
(Klicke die Antwort 4 nur dann an, wenn du deine eigene Antwort überprüfen möchtest!)
Ein Beispiel für eine Rechenaufgabe in der Physik findest du hier!
