„Alles Leben ist Bewegung, Bewegung ist Leben“, schrieb Leonardo da Vinci 1508. Bewegung charakterisiert nicht nur Leben: Auch die Himmelskörper, die Planeten, die Sterne und die Galaxien bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch das Weltall. Ebenso sind die Teilchen des Mikrokosmos, die Moleküle und die Atome, in ständiger Bewegung. Wenn wir also mehr über unsere Welt wissen wollen, dann müssen wir lernen, Bewegungen zu beschreiben (22.1, 22.2) und ihren Ursachen auf die Spur zu kommen. Beobachten wir die Bewegung eines Körpers, zum Beispiel die eines Menschen, dann sehen wir, dass diese Bewegung sehr komplex ist. Beim Laufen etwa bewegen sich Kopf und Rumpf nahezu geradlinig, die Beine und die Arme führen noch zusätzlich Drehbewegungen aus. 22.3 zeigt, dass Drehbewegungen von Körpern (Rotationen) schwieriger zu beschreiben sind, da die einzelnen Körperteile unterschiedliche Bewegungen ausführen. Der folgende Teil behandelt daher zunächst als einfachstes Beispiel die geradlinige Bewegung. 2.1 Was ist Bewegung? Wie können wir feststellen, dass sich ein Körper bewegt? Ich sehe zum Beispiel, dass sich ein Auto bewegt, oder dass sich die Wolken am Himmel bewegen. Ich sehe auch, dass sich die Sonne bewegt: Sie geht im Osten auf und im Westen unter. In all diesen Fällen können wir aber nur deshalb von Bewegung sprechen, weil wir stillschweigend ein Bezugssystem voraussetzen. Das Auto bewegt sich relativ zur Straße und zu Häusern, die Wolken bewegen sich relativ zur Landschaft und die Sonne relativ zur Erde. Straße und Häuser bezeichnen wir als ruhend. Wir benutzen sie als Bezugssystem, dem gegenüber sich das Auto bewegt. Am Beispiel der Sonne sehen wir, dass ohne Nennung des Bezugssystems eine Aussage zur Bewegung der Erde oder der Sonne bzw. des Fixsternhimmels wertlos ist. Wir könnten auch durchaus sagen, dass sich die Erde relativ zur Sonne und dem Fixsternhimmel dreht, das Bezugssystem ist dann eben nicht die Erde, sondern der Fixsternhimmel. Die Beschreibung einer Bewegung ist nur sinnvoll, wenn wir ein Bezugssystem festlegen, von dem aus die Bewegung beobachtet wird. Damit die Beschreibung von Bewegungen nicht zu kompliziert wird, wollen wir zunächst alle Bewegungen von der ruhend gedachten Erdoberfläche oder von einem ruhend gedachten Experimentiertisch aus betrachten. Dies gibt uns ein einfaches Bezugssystem, das häufig Laborsystem genannt wird und im Allgemeinen eine genügend exakte Beschreibung erlaubt. Sprechen wir von der Bewegung der Erde oder der Planeten, wählen wir den Fixsternhimmel als Bezugssystem. Die österreichische Schwimmerin Mirna Jukic gewann 2009 bei der Schwimmweltmeisterschaft in Rom die Bronzemedaille. Sie schwamm 200 m in 2:21,97 Minuten. Ist es sinnvoll, die Zeiten im Schwimmsport auf Hundertstelsekunden genau zu messen? A B C S A' B' C' S' A'' B '' C'' S'' 22.1 Verschiebung (Translation): Alle Teile eines Körpers bewegen sich parallel zueinander. A B C A' A'' A''' B' B'' B''' C' C'' C''' 22.2 Drehung (Rotation): Alle Teile eines Körpers bewegen sich auf konzentrischen Kreisbahnen. 22.3 Stroboskopaufnahme: Abschlag eines Golfballs 22 Mechanik I Geschwindigkeit und Beschleunigung In diesem Kapitel erfährst du, – wie man Geschwindigkeiten misst und berechnet, – was man unter Beschleunigung versteht, – wie schnell Körper zu Boden fallen, – mit welchen Methoden die Physik arbeitet. 2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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