Sich die Welt mit wenigen Hilfsmitteln begreifbar zu machen – Galileo Galilei ist ein Paradebeispiel dafür, dem gerade das gelungen ist. In dem folgenden Modul wirst du dich auf den Spuren von ihm bewegen und dabei die beschleunigte Bewegung aus einem neuen Blickwinkel betrachten.
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Physik – Experimentalanordnungen | GY | 9
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Das erwartet dich in diesem Modul
1 Von der geeigneten Ebene zum freien Fall
In diesem Modul wirst du dich intensiv mit der gleichmäßig beschleunigten Bewegung auseinandersetzen.
2 Digitale Analyse von Messwerten
Hier erwarten dich spannende Experimente, die du selbst nachbauen sollst.
Bevor du startest, gehe folgende Checkliste durch und prüfe, ob du das nötige Grundwissen präsent hast:
- Ich kann zwischen der Durchschnitts- und Augenblicksgeschwindigkeit unterscheiden.
- Ich zeichne sicher das s(t)-Diagramm und v(t)-Diagramm einer gleichförmigen Bewegung.
- Ich kann die Bewegungsgleichung zur Bestimmung des Weges s in Abhängigkeit der Zeit t notieren und in Aufgaben sicher zur Anwendung bringen.
Fall du eine Wissenslücke entdeckt hast, nicht schlimm. Nutze deine Unterrichtsaufzeichnungen, das Schulbuch oder spreche mit deiner Lehrkraft. Auch die nachfolgenden Merkkästen halten wichtige Kernelemente fest.
Merkkasten 1
Unterscheidung Durchschnitts- und Augenblicksgeschwindigkeit
Merkkasten 1
Unterscheidung Durchschnitts- und Augenblicksgeschwindigkeit
Tom fährt mit seinem Fahrrad einen Abschnitt des Mainradweges. Den Weg, den er zwischen Würzburg und Gemünden zurücklegt, bezeichnet man kurz mit s = 43 km. Die für den Weg benötigte Zeit (hier ohne Pausen) mit t = 135 min.
Berechnet man aus diesen beiden Werten die Geschwindigkeit, die Tom erreicht hat, so handelt es sich um eine Durchschnittsgeschwindigkeit:
v = s/t = 43 km : 135 min = 43000 m : 8100 s ≈ 5,3 m/s
Hinweis: Um obige Geschwindigkeit in km/h anzugeben, musst du mit dem Faktor 3,6 multiplizieren. (Es gilt: 5,3 m/s = 19,1 km/h)
Auf seiner Tour wird es sicherlich Abschnitte geben, auf denen Tom schneller bzw. langsamer unterwegs ist. Möchte Tom seine aktuelle Geschwindigkeit wissen, wäre ein Tacho eine Möglichkeit dazu. Misst man die Geschwindigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt, so spricht man von der Augenblicksgeschwindigkeit.
Merkkasten 2
s(t)- und v(t)-Diagramm der gleichförmigen Bewegung
Merkkasten 2
s(t)- und v(t)-Diagramm der gleichförmigen Bewegung
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Urheber: Digitale Lernwelten GmbH
s(t)-Diagramm gleichförmige Bewegung; Strecke und Zeit stehen stets im selben Verhältnis zueinander
Für Bewegungen, die mit konstanter Geschwindigkeit stattfinden, gilt: s~t. Im s(t)-Diagramm ist somit eine Ursprungsgerade zu sehen, während das v(t)-Diagramm eine Parallele zur t-Achse zeigt.
Merkkasten 3
Bewegungsgleichungen der gleichförmigen Bewegung
Merkkasten 3
Bewegungsgleichungen der gleichförmigen Bewegung
Je steiler die Ursprungsgerade im s(t)-Diagramm ist, desto höher ist die Geschwindigkeit des Objektes. Die Geschwindigkeit ist also die Proportionalitätskonstante. Es gilt:
s(t) = v * t und v(t) = konst.