Bewegung verfolgen: Bewegung (Kinematik)
Kinematik beschreibt und analysiert Bewegung in Bezug auf Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung, ohne die Kräfte zu berücksichtigen, die sie verursachen. Die Verschiebung misst die Änderung der Position, die Geschwindigkeit verfolgt die Änderungsrate und die Beschleunigung erfasst, wie sich die Geschwindigkeit im Laufe der Zeit ändert, was präzise Vorhersagen über Bewegungen in Szenarien wie einem Auto, das beschleunigt, oder einem Ball ermöglicht, der einen Hügel hinunterrollt.
Überblick über Bewegung (Kinematik)
Kinematik wird durch die wichtigsten Größen definiert, die die Bewegung charakterisieren. Hier ist die Aufschlüsselung:
- Verschiebung: Die Änderung der Position eines Objekts, eine Vektorgröße mit Richtung.
- Geschwindigkeit: Die Änderungsrate der Verschiebung, einschließlich Geschwindigkeit und Richtung.
- Beschleunigung: Die Änderungsrate der Geschwindigkeit, die zeigt, wie schnell sich die Bewegung beschleunigt oder verlangsamt.
- Bewegungsgleichungen: Formeln, die Verschiebung, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Zeit miteinander in Beziehung setzen, um die Bewegung zu analysieren.
Beispiele für Bewegung (Kinematik)
Beispiele für Verschiebung
- Ein Auto bewegt sich 50 Meter östlich von seinem Ausgangspunkt.
- Ein Läufer beendet 10 Meter südlich ihrer Ausgangsposition.
- Ein Ball rollt 5 Meter bergab auf einer Rampe.
Beispiele für Geschwindigkeit
- Ein Fahrrad fährt mit 10 m/s nördlich auf einem geraden Weg.
- Ein Flugzeug fliegt mit 200 m/s östlich während eines Fluges.
- Ein Schwimmer bewegt sich mit 2 m/s nach unten einem Fluss hinunter.
Beispiele für Beschleunigung
- Ein Auto beschleunigt von 0 auf 20 m/s in 4 Sekunden, wobei es mit 5 m/s² beschleunigt.
- Ein Ball verlangsamt sich von 15 m/s auf 5 m/s in 2 Sekunden, wobei er mit -5 m/s² abgebremst wird.
- Ein Rakete erhöht ihre Geschwindigkeit von 100 m/s auf 300 m/s in 10 Sekunden und beschleunigt mit 20 m/s².
Beispiele für Bewegungsgleichungen
- Mit v = u + at: Ein Auto mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 0 m/s beschleunigt mit 3 m/s² für 5 s und erreicht 15 m/s.
- Mit s = ut + ½at²: Ein Ball, der fallen gelassen wird (u = 0) mit a = 9,8 m/s² fällt in 1 s um 4,9 m.
- Mit v² = u² + 2as: Ein Fahrrad (u = 10 m/s, a = -2 m/s²) stoppt (v = 0) nach dem Reisen von 25 m.