Bewegung in der Physik: Gleichförmige und ungleichförmige Bewegung

Bewegung in der Physik

Grundlegende Konzepte

Referenzsystem

Die Menge, die ein Koordinatensystem (O, X, Y) sowie eine Uhr umfasst.

Position

Ein Bezugssystem ist ein kartesisches Koordinatensystem mit im Raum orientierten Achsen, das den Ursprung der Koordinaten angibt und jedem Punkt im Raum eine Position zuordnet.

Flugbahn

Die imaginäre Linie, die die Bewegung eines Körpers beschreibt. Diese Linie wird durch die Positionen gebildet, die der Körper in Bewegung durchlaufen hat.

Weg

Die zurückgelegte Strecke entlang der Flugbahn.

Verschiebung

Die Differenz in der Position eines Körpers zwischen zwei Zeitpunkten. Sie wird in Metern angegeben.

Geschwindigkeit

Eine vektorielle Größe, die die Veränderung der Position im Laufe der Zeit darstellt. Die internationale Einheit ist m/s.

• Durchschnittsgeschwindigkeit: Die in einer Zeiteinheit zurückgelegte Strecke.
• Momentangeschwindigkeit: Die Geschwindigkeit eines Körpers oder Mobiltelefons zu einem bestimmten Zeitpunkt oder an einem bestimmten Punkt der Flugbahn.

Beschleunigung

Die Änderung der Geschwindigkeit eines Körpers.

• Durchschnittsbeschleunigung: Die Änderung der Geschwindigkeit in einer Zeiteinheit.
• Momentane Beschleunigung: Die Beschleunigung eines Mobiltelefons zu einem bestimmten Zeitpunkt oder an einem bestimmten Punkt seiner Flugbahn.

Gleichförmige geradlinige Bewegung

Diese Bewegung ist durch eine gerade Linie und einen konstanten Betrag und eine konstante Richtung der Geschwindigkeit gekennzeichnet. Die Beschleunigung ist null.

X = X₀ + VT

Beispielaufgaben

1. Zwei Autos fahren aus zwei Städten, die 450 km voneinander entfernt sind. Das erste Auto hat eine Geschwindigkeit von 90 km/h und das zweite eine Geschwindigkeit von 100 km/h. Wann treffen sie sich? Welche Strecke legt das erste Auto zurück?
2. Um 9 Uhr fährt ein Autofahrer mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h an einem Kilometerzähler vorbei. 10 Minuten später fährt ein Polizeiauto mit 105 km/h am selben Punkt vorbei. Wie lange dauert es, bis das Polizeiauto das Auto einholt? Und welche Strecke legt es dabei zurück?
3. Ein Reisender kommt zu spät im Hafen an und verpasst sein Schiff. Dieses ist vor einer Stunde abgefahren und fährt mit 40 km/h. Der Reisende gibt nicht auf und mietet ein Boot mit 60 km/h. Welche Strecke muss das Boot zurücklegen, um das Schiff einzuholen? Wie lange dauert das?

Ungleichförmige geradlinige Bewegung

Wenn ein Körper eine geradlinige Flugbahn hat und seine Beschleunigung konstant ist.

A = (V_f - V₀) / T
V_f = V₀ + AT
X = X₀ + V₀T + 1/2AT²
V_f² = V₀² + 2AX

Kreisbewegung

Die Bewegung eines Körpers, dessen Flugbahn einen Kreis beschreibt und der gleiche Bögen in gleichen Zeiten zurücklegt.