94 Kräfte und ihre Wirkungen 51 Geschwindigkeit – Beschleunigung In der 2. Klasse hast du schon einiges über Bewegungsarten und Geschwindigkeit erfahren. Jetzt wollen wir den Zusammenhang zwischen Kraft und Bewegung genauer untersuchen. Wiederhole dazu, was du in der 2. Klasse in den Kapiteln 3, 4 und 18 gelernt hast. Versuch: Baue eine lange gerade Schienenstrecke einer Spielzeugeisenbahn auf. Markiere gleiche Abstände an den Schienen und miss die Zeit, wann der Zug diese Markierungen passiert. Wiederhole den Versuch mit verschiedenen Geschwindigkeiten. Ergebnis: In gleichen Zeiten werden gleiche Wege zurückgelegt. Den Quotienten aus Weg und Zeit nennen wir Geschwindigkeit (velocity, speed). Geschwindigkeit = zurückgelegter Weg _______________ dafür benötigte Zeit v = s _ t Um den Zusammenhang zwischen Weg und Zeit grafisch zu veranschaulichen, tragen wir die Messwerte von zwei Versuchen aus der Tabelle 51.1a in ein Zeit-Weg-Diagramm ein (Abb. 51.1b). Die Messpunkte liegen, abgesehen von Messungenauigkeiten, auf zwei Geraden. Aus dem Zeit-Weg-Diagramm kannst du nun sehr leicht einiges herauslesen. Die blaue Gerade, die zur schnelleren gleichförmigen Bewegung gehört, verläuft steiler als die schwarze Gerade. Ohne weitere Messungen kannst du Zwischenwerte ablesen, z. B.: Bewegung 1 (blau): 25 cm werden in 2,5 s zurückgelegt. Bewegung 2 (schwarz): 25 cm werden in 5 s zurückgelegt. Das Zeit-Weg-Diagramm einer gleichförmigen Bewegung ist eine Gerade. Sie ist umso steiler, je größer die Geschwindigkeit ist. Aus dem blauen und dem grauen Dreieck kann man jeweils den Weg in einer Sekunde ablesen. Mit der obigen Formel kannst du aus den Zahlenwerten den Betrag der jeweiligen Geschwindigkeiten berechnen. In Abb. 51.2 sind die Geschwindigkeitswerte der beiden gleichförmigen Bewegungen in einem Zeit-Geschwindigkeits-Diagramm eingetragen. Im Schaubild ergeben sich als Graphen zwei Geraden, die parallel zur t-Achse (Zeitachse) verlaufen. Der Graph einer gleichförmigen Bewegung im Zeit-Geschwindigkeits-Diagramm ist eine zur Zeitachse parallele Gerade. Vergleiche dazu den Versuch zur Messung der Geschwindigkeit in der 2. Klasse (Kapitel 4, Seite 12). Versuch: Wir wollen jetzt eine andere Form der Bewegung auf geradliniger Bahn untersuchen. Baue mit einer Fahrbahn eine schiefe Ebene auf und montiere an einem Ende einen Zeitmarkengeber (Abb. 51.3). Dieser markiert in gleichen Zeitabständen Punkte auf dem Schreibstreifen. Erkläre die entstehenden Markierungen! Eva läuft 60m in 10 s, Michael 100m in 18 s. Wer von beiden läuft schneller? 51.1a Tabelle zur Messung einer gleichförmigen Bewegung Weg in cm Bewegung 1 Zeit in s Bewegung 2 Zeit in s 0 0 0 10 1 2 20 2 4 30 3 6 51.1b Zeit-Geschwindigkeit-Diagramm einer gleichförmigen Bewegung Weg in cm s Zeit in s t 0 10 20 30 40 0 1 2 3 4 5 6 1 s 1 s steilere Gerade schnellere gleichförmige Bewegung Weg in 1 Sekunde = Geschwindigkeit > Geschwindigkeit in cm/s 51.2 Zeit-Weg-Diagramm einer gleichförmigen Bewegung Geschwindigkeit in cm/s v Zeit in s t 0 1 3 5 7 9 2 4 6 8 10 0 1 2 3 4 5 6 v1 v2 Eine zur -Achse parallele Gerade stellt eine gleichförmige Bewegung dar. t Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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