Aufgaben zur Kinematik (Bewegungslehre)

Grundlegendes

• Welche Fragen beantwortet die Kinematik?

-Wann ist ein beobachter Gegenstand wo? Und wie schnell ist er? Es ist die Lehre von der Bewegung.

• Wozu braucht man ein Koordinatensystem?

-Um auf einfache Weise genaue Orts- und Zeitbestimmungen zu dokumentieren.

• Was versteht man unter [math]\dot s[/math], der momentanen zeitlichen Änderungsrate des Ortes?

-[math]\dot s[/math] ist die Geschwindigkeit

• Warum ist die Geschwindigkeit eine vektorielle Größe, die Masse aber nicht?

-Vektoren werden durch Betrag und Richtung festgelegt. Um eine Geschwindigkeit eindeutig zu bestimmen, benötigt man Betrag und Richtung. Die Masse eines Gegenstandes hat keine Richtung.

• Nenne weitere vektorielle und skalare Größen mit ihren Einheiten.

-vektoriell: Beschleunigung (m/s^2), Kraft (N), Impuls (kg· m/s oder Hy)

-skalar: Masse (kg), Zeit (s),Temperatur (K oder °C), Energie (J oder kWh)

• Bei welchen Bewegungen unterscheidet sich der zurückgelegte Weg von der Änderung des Ortes?

- Bei einer Bewegung von Anfang bis Ende eines Halbkreises ist die gesamte Änderung des Ortes kleiner als der zurückgelegte Weg. Bei Kreis- oder Vor- und Zurückbewegungen ist der Zielpunkt der Gleiche wie der Ausgangspunkt, es gibt keine Änderung des Ortes. Allgemein gilt: Wenn einer Bewegung in positiver Richtung eine in negativer Richtung folgt, ist die Änderung des Ortes nicht mehr gleich dem zurückgelegten Weg.

Bewegungsdiagramme

• Skizziere zu den Bewegungstypen jeweils das Ort-Zeit-Diagramm und das Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm.

• gleichförmige Bewegung mit 4 m/s; Beginn der Zeitmessung bei einer Ampel
• gleichförmig beschleunigte Bewegung mit 2 m/s^2; Beginn der Zeitmessung: Stehend an einer Ampel

• Wie kann man die momentante und wie die Durchschnittsgeschwindigkeit an einem s-t-Diagramm ablesen?

- Momentangeschwindigkeit: Ableitung/Steigung - Durchschnittsgeschwindigkeit: Sekante

• Wie kann man die Änderung des Ortes (meistens der zurückgelegte Weg) an einem v-t-Diagramm ablesen?

- Die Fläche zwischen der t-Achse und dem Schaubild der Funktion ergibt die Änderung des Ortes.