PHYSIK → Klasse 7 & 8 → Beschleunigte Bewegung

Einstieg

Wissen

Wird ein Objekt beschleunigt, so erhöht/verringert es seine Geschwindigkeit und/oder ändert seine Richtung.
Die Beschleunigung \(a\) gibt an, um welchen Wert sich die Geschwindigkeit pro Zeiteinheit erhöht/verringert.
Bsp.:

Ein Auto erhöht seine Geschwindigkeit um 3 m/s innerhalb von 2 s. Es beschleunigt also um 1.5 m/s pro Sekunde.

Ein Auto verringert seine Geschwindigkeit um 3 m/s innerhalb von 2 s. Es beschleunigt also um -1.5 m/s pro Sekunde.

Ist die Geschwindigkeitserhöhung/verringerung \(\Delta v\) und die dafür benötigte Zeit \(\Delta t\) bekannt, so erhält man die Beschleunigung durch Teilen der Geschwindigkeitsänderung durch die benötigte Zeit: \[a=\frac{\Delta v}{\Delta t}\quad \left[a\right]=1\frac{m}{s^2}\] Bsp.:

Die Bewegung startet mit der Geschwindigkeit \(v_1=1m/s\) zum Zeitpunkt \(t_1=2s\) und endet bei \(v_2=7m/s\) zum Zeitpunkt \(t_2=8s\). Die Geschwindigkeitserhöhung ist also \[\Delta v=v_2-v_1=7\frac{m}{s}-1\frac{m}{s}=6\frac{m}{s}\] und die dafür benötigte Zeit \[\Delta t= t_2-t_1=8s-2s=6s.\] Die Beschleunigung ist damit \[a=\frac{\Delta v}{\Delta t}=\frac{6\frac{m}{s}}{2s}=3\frac{m}{s^2}\] Ist die Beschleunigung einer Bewegung konstant, also ändert sich nicht, so spricht man von einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung. Beispiele für gleichmäßig Beschleunigungen ist der freie Fall (ohne Reibung) und das Rollen auf einer schiefen Ebene (ohne Reibung).

Aufgaben

Gib die Startgeschwindigkeit \(v_1\) und die Startzeit \(t_1\), sowie die Endgeschwindigkeit \(v_2\) und die Endzeit \(t_2\) der Bewegung an.

Berechne wie im Wissenstext die Geschwindigkeitserhöhung \(\Delta v\) und die dafür benötigte Zeit \(\Delta t\) der Bewegung.

Berechne die Beschleunigung der Bewegung.

Woran erkennt man am Graphen, dass die Beschleunigung größer/kleiner ist als die Beschleunigung aus dem Beispiel im Wissenstext?

Das Video zeigt einen Tesla beim Beschleunigen. Berechne seine Beschleunigung.

Experiment Planen: Geschwindigkeit, Beschleunigung
Material: -

Vorbereitung: -

Durchführung: Plane ein Experimente, in dem du

den Ort einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung zu verschiedenen Zeitpunkten misst

die Geschwindigkeit einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung am Anfang und am Ende bestimmen kannst

aus den Geschwindigkeiten die Beschleunigung errechnen kannst.

Tipp: Du kannst auch Beschleunigungswerte mit deinem Handy (phyfox-App) messen.

Auswertung:

Notiere die Versuchsdurchführung inkl. Skizze (kann auch als Video aufgenommen werden).

Zeichne das \(s\)-\(t\)-Diagramm zu der Bewegung.

Berechne die Geschwindikeiten und die Beschleunigung.

Überlege dir ob die Ausgerechneten Werte plausibel sind, rechne sie ggf. in km/h um.

Welche Schwierigkeiten sind beim Planen des Experiments aufgetreten?

Hier eine kleine Inspiration für ein mögliches Experiment.

Probiere dich im Maze Game aus. Worin unterscheiden sich die drei Steuerungstypen "R", "V" und "A"?