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Gleichförmige, geradlinige Bewegung

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Team Digital
Gleichförmige, geradlinige Bewegung
lernst du in der Unterstufe 3. Klasse - 4. Klasse - Oberstufe 5. Klasse - 6. Klasse

Grundlagen zum Thema Gleichförmige, geradlinige Bewegung

Nach dem Schauen dieses Videos wirst du in der Lage sein, gleichförmige, geradlinige Bewegungen zu beschreiben und die Geschwindigkeit dabei zu berechnen.

Zunächst lernst du, was eine gleichförmige, geradlinige Bewegung ausmacht und was das für die Geschwindigkeit des bewegten Körpers bedeutet.

Berechnung der Geschwindigkeit

Anschließend lernst du, wie man die Geschwindigkeit des Körpers aus den Messwerten der zurückgelegten Strecke und der dafür benötigten Zeit berechnet. Abschließend erfährst du, wie sich daraus ein Weg-Zeit-Diagramm ergibt und wie dort auch einzelnen Abschnitte der Bewegung betrachtet werden können.

Delta s und Delta t im Weg-Zeit-Diagramm

Lerne etwas darüber, wie einfach und schön gleichförmige, geradlinige Bewegungen sein können.

Das Video beinhaltet Schlüsselbegriffe, Bezeichnungen und Fachbegriffe wie gleichförmige Bewegung, geradlinige Bewegung, Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung, konstant, direkt proportional, Steigung, Geradengleichung, Delta, Kilometer pro Stunde und Meter pro Sekunde.

Bevor du dieses Video schaust, solltest du bereits wissen, was Geschwindigkeit ist. Außerdem solltest du grundlegendes Wissen zu Diagrammen haben.

Nach diesem Video wirst du darauf vorbereitet sein, etwas über Beschleunigung und die gleichmäßig beschleunigte Bewegung zu lernen.

Transkript Gleichförmige, geradlinige Bewegung

Bewegung – das ist für die meisten Menschen keine große Sache. Aber manche müssen's einfach immer übertreiben. Wir wollen's dagegen schön simpel haben und sehen uns die „gleichförmige, geradlinige Bewegung“ an. gleichförmig bewegt sich ein Körper dann, wenn sich der Betrag der Geschwindigkeit während der Bewegung nicht ändert. Das heißt, es wird ein Bewegungsablauf, oder auch nur ein Teil davon, betrachtet, in dem die Bewegung an keiner Stelle schneller oder langsamer wird. Das ist nicht nur beim Förderband der Fall, sondern zum Beispiel auch die meiste Zeit bei einer Zugfahrt, oder bei einer Billiardkugel, nachdem sie angestoßen wurde, oder auch näherungsweise beim Umlauf der Erde um die Sonne. Der Betrag der Geschwindigkeit „v“ des jeweils betrachteten Körpers bleibt gleich, ist also konstant, während eine bestimmte Strecke zurückgelegt wird. Im Fall des Zuges bis zur nächsten Haltestelle, bei der Billiardkugel bis zum Aufprall, und bei der Erde bis die Sonne explodiert. Anders als beim Umlauf der Erde bleibt bei der Billiardkugel, wie auch bei einer Zugfahrt auf gerader Strecke, aber nicht nur die Geschwindigkeit, sondern auch die Richtung der Bewegung konstant. Deshalb sind diese beiden Fälle nicht nur „gleichförmige“, sondern auch geradlinige Bewegungen. Diese Unterscheidung ist wichtig, denn um die Richtung einer Bewegung zu ändern, muss immer eine Kraft wirken, die die Bahn des Körpers verändert. Beim Umlauf der Erde erledigt das die Gravitationskraft der Sonne – ohne dass sich der Betrag der Geschwindigkeit der Erde dabei ändert. Bei einer gleichförmigen, geradlinigen Bewegung ist hingegen keine Kraft nötig, um die Bewegung fortzuführen – zumindest wenn man so lästige Dinge wie Reibung und Luftwiderstand vernachlässigt. Und was helfen uns jetzt diese ganzen Betrachtungen? Ganz einfach: Wenn wir wissen, dass wir es mit einer „gleichförmigen, geradlinigen Bewegung“ zu tun haben, dann gilt die Formel „v gleich s durch t“. Das heißt, wir können die Geschwindigkeit „v“ und die zurückgelegte Strecke „s“ zu jedem Zeitpunkt „t“ mit wenig Aufwand berechnen. Hier führt jedes Wertepaar zur Geschwindigkeit „vier Meter-pro-Sekunde“, denn die Geschwindigkeit ist ja konstant. Sehen wir uns noch ein Beispiel mit alltäglichen Werten an: Ein Zug, der mit einer Geschwindigkeit von „einhundertfünfzig Kilometern pro Stunde“ unterwegs ist, legt in der ersten Stunde einhundertfünfzig Kilometer zurück. Wenn wir das in einem Weg-Zeit-Diagramm darstellen, können wir ablesen, zu welcher Zeit der Zug an welchem Punkt der Strecke sein wird. Denn das Weg-Zeit-Diagramm einer gleichförmigen, geradlinigen Bewegung zeigt immer eine Gerade, da die zurückgelegte Strecke und die dafür benötigte Zeit „direkt proportional“ sind. Das heißt, wenn die Zeit größer wird, steigt die zurückgelegte Strecke gleichermaßen an, und zwar entsprechend dem Wert der konstanten Geschwindigkeit „v“ – der genau der Steigung der Geraden entspricht. So kann man ablesen, wann der Zug beispielsweise an einer „vierhundertzwanzig Kilometer“ entfernten Haltestelle sein wird. Das können wir aber auch ganz ohne Diagramm berechnen, wenn wir unsere Formel nach „t“ umstellen. Setzen wir hier die genannten Werte ein, kommen wir auf „zwei-Komma-acht Stunden“. Außerdem können wir berechnen, wie schnell der Zug fahren muss, wenn er in der gleichen Zeit eine Haltestelle erreichen möchte, die doppelt so weit entfernt ist. Natürlich doppelt so schnell. Der zugehörige Graph, steigt damit doppelt so schnell an. Hm, das wird schwierig für unseren Zug. Aber was, wenn der Zug schon bei der ersten Haltestelle ist, und in „zwei Stunden“ bei der zweiten sein soll – wie schnell muss er dann fahren? Hier brauchen wir nicht die gesamte Strecke, sondern nur eine Streckendifferenz zu betrachten. Das drückt man mit dem Zeichen „Delta“ aus. Der Streckenabschnitt „Delta-s“ ist vierhundertzwanzig Kilometer lang, und soll in „zwei Stunden“ geschafft werden – das ist der Zeitabschnitt „Delta-t“. Daraus ergibt sich eine Geschwindigkeit von „zweihundertzehn Kilometern pro Stunde“. Klasse, ein moderner Zug schafft das! Fassen wir zusammen: Eine „gleichförmige, geradlinige Bewegung“ zeichnet sich durch zwei Dinge aus: Die Geschwindigkeit ist während der Bewegung konstant, und die Richtung der Bewegung ändert sich nicht. Es ist keine Kraft nötig, um eine solche Bewegung aufrechtzuerhalten, wenn man Reibung vernachlässigt. Es gilt die Formel „v gleich s durch t“, die zu „s gleich v mal t“ umgeformt werden kann. Das ist auch die „Geradengleichung“ der Bewegung im Weg-Zeit-Diagramm. Betrachtet man nur einen Abschnitt der Bewegung für sich genommen, wird das durch „v gleich Delta-s durch Delta-t“ ausgedrückt. Die Formeln werden dann entsprechend angepasst. Aber stell dir vor, du könntest dich nur „gleichförmig“ bewegen! Hm, ein bisschen steif, aber tanzen ginge noch!

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