Physik verstehen 4, Schulbuch

34 2  Arbeitsheft-Seite 18 Die Kreisbewegung 1. Welche Kräfte treten bei der Kreisbewegung auf? Die kreisende Tasse und der Tee (Abb. 34.1)  E1, E2 Stelle eine Tasse in die Mitte einer kreisförmigen Platte, die an drei gleich langen Fäden hängt. Befestige die Fäden an einem Ring. Fülle die Tasse zur Hälfte mit Tee (oder Wasser). Hebe die Platte mit der Tasse am Ring hoch. Lass die Platte hin- und herpendeln und schwinge dann die Platte mit verschiedenen Geschwindigkeiten im Kreis. Was kannst du beobachten? Die Tasse bleibt während der Drehung immer auf der Platte. Der Tee bleibt dabei in der Tasse, sogar wenn die Öffnung der Tasse nach unten schaut. Um die kreisende Platte mit der Tasse bei V1 auf ihrer Bahn zu halten, ist ständig eine Kraft in Richtung Mittelpunkt der Kreisbahn notwendig. Diese Kraft nennen wir Zentripetalkraft . Sie wird von ruhenden Personen festgestellt. Fährst du mit einem Auto in einer Kurve, so wirkt auch hier die Zentripetalkraft. Sie ermöglicht die Kurvenfahrt. Du spürst allerdings auch eine andere Kraft, die dich im Auto zur Kurvenaußenseite drückt. Wir nennen diese Kraft Zentrifugal- kraft (Fliehkraft) . Da sie nur von mitbewegten Personen festgestellt wird, handelt es sich um eine sogenannte Scheinkraft. Wir können Kreisbewegungen also auf zwei Arten beschreiben: vom Standpunkt einer ruhenden Person aus und vom Standpunkt einer mitbewegten Person aus. 2. Wie verläuft die Kurvenfahrt eines Radfahrers? Für die Kurvenfahrt ist die Zentripetalkraft notwendig (Abb. 34.2). Sie ergibt sich durch zwei Kräfte: einerseits durch die Gewichtskraft F G . Andererseits durch die Gegenkraft F B , die durch die Druckkraft entsteht, die Rad und Radfahrer auf die Fahrbahn ausüben (jede Kraft erzeugt eine gleich große Gegenkraft). Bei der Kurvenfahrt neigt der Radfahrer das Fahrrad zur Kurveninnenseite. Das macht er, damit er die Richtung der Kraft F B leichter erreichen kann. Dadurch ergibt sich die erforderliche Zentripetalkraft, damit der Radfahrer nicht umfällt. V1 34.1 Die kreisende Tasse und der Tee Eine ruhende Person erkennt: Bei einer Kreisbewegung wird ständig die Richtung des bewegten Körpers geändert. Die richtungsändernde Kraft nennen wir Zentripetalkraft , sie wirkt zum Kreisbahnmittelpunkt . M Eine mitbewegte Person erkennt: Auf den sich auf der Kreisbahn bewe- genden Körper wirkt die Zentrifugalkraft . Sie wirkt in die entgegen­ gesetzte Richtung zur Zentripetalkraft. M Zentripetalkraft F B F G 34.2 Kräfteverteilung bei der Kurvenfahrt eines Radfahrers: F G und F B addieren sich zur Zentripetalkraft. Die schräg verlaufende Kraft F B ergibt sich aus der Gegenkraft zur Gewichtskraft und der Reibungskraft zwischen Rad und Straße. 34.3 Bei zu glatter Fahrbahn bzw. zu großer Geschwindigkeit rutscht das Fahrzeug aus der Kurve. 34.4 Ein Radfahrer durchfährt eine Kurve. 34.5 Eisläuferinnen auf einer Kurvenbahn 34.6 Rollerblader in der Kurve Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv