In den letzten Kapiteln hast du etwas über geradlinige Bewegungen erfahren. Die Bewegungen, die wir im Alltag beobachten (54.1, 54.2), sind allerdings selten geradlinig. Auch die Himmelskörper bewegen sich auf krummlinigen Bahnen: Der Mond bewegt sich in einem Monat um die Erde. Die Erde selbst dreht sich nicht nur um ihre Achse, sondern bewegt sich auf einer ellipsenförmigen Bahn um die Sonne. Um diese Bewegungen besser zu verstehen, ist es günstig, zunächst einfache Bewegungen unter der Wirkung der Schwerkraft zu betrachten, nämlich Wurfbewegungen. Wir werden in der Folge sehen, dass geworfene Bälle und Satellitenbewegungen vieles gemeinsam haben. 4.1 Die Wurfbewegung Wurfbewegungen begegnen uns vor allem im Sport. Aber auch in Kriegen spielen sie eine wichtige Rolle. Galilei fand Geldgeber, da er für den Dogen von Venedig die Wurfweite von Kanonenkugeln berechnen konnte. Die Lehre von den Wurfbewegungen, die Ballistik, ermöglicht in der Kriegstechnik die Berechnung der Flugbahnen von Geschossen aus Schusswaffen und Kanonen, Raketen und Bomben. In der Kriminalistik kann mit Hilfe ballistischer Methoden die Bahn einer Gewehrkugel bestimmt werden. Wurfbewegungen sind zusammengesetzte Bewegungen. Man erhält sie durch vektorielle Addition: – einer gleichförmigen Bewegung mit der Anfangsgeschwindigkeit → v 0 und – einer gleichmäßig beschleunigten Fallbewegung lotrecht nach unten. Die Momentangeschwindigkeit ist daher eine Funktion der Zeit t, die seit dem Beginn des Wurfs vergangen ist: (1) → v (t) = → v 0 + → g ·t Die Position des Körpers zum Zeitpunkt t ergibt sich aus der Addition der jeweiligen Wegstrecken: (2) → s (t) = → v 0·t + 1 _ 2 → g ·t2 Dies sind Gleichungen mit Vektoren, daher muss man die Richtungen von → v 0 und → g beachten. Man unterscheidet drei verschiedene Wurfbewegungen: lotrechter Wurf, waagrechter Wurf und schiefer Wurf. Loopingbahn im Wiener Prater Können nicht angeschnallte Personen bei voller Fahrt aus der Loopingbahn fallen? Helfen hier die Schulterbügel? Warum fallen die Wagen nicht aus der Bahn? 54.1 Die Kunst bei Ballspielen (Fußball, Tennis, Volleyball, etc.) ist es u. a., Flugbahnen von Bällen korrekt einzuschätzen. 54.2 Vulkanausbruch als Wurf nach oben 54 Mechanik I Spezielle Bewegungsformen In diesem Kapitel erfährst du, – wie sich geworfene Körper (etwa beim Sport) verhalten, – was man bei Kurvenfahrten beachten muss, – wie sich Planeten und Satelliten bewegen. 4 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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