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beschleunigung, bewegung, geschwindigkeit

In der physikalischen Welt ist Bewegung eines der häufigsten Phänomene. Der Wissenschaftszweig, der sich mit dem Verhalten bewegter Objekte befasst, wird als „Mechanik“ bezeichnet.

Die Mechanik ist weiter in zwei Abschnitte unterteilt – Kinematik und Dynamik.

Die Kinematik befasst sich mit der Untersuchung der Bewegung, ohne die Ursache der Bewegung zu berücksichtigen.

Die Dynamik befasst sich mit der Ursache der Bewegung, nämlich der Kraft.

Bewegung bedeutet Bewegung. Ein Objekt wird als in Bewegung bezeichnet, wenn es seine Position in Bezug auf seine Umgebung in einer bestimmten Zeit ändert. Ein Objekt wird als in Ruhe bezeichnet, wenn es seine Position in Bezug auf seine Umgebung nicht ändert. Ein Referenzrahmen ist ein anderes Objekt oder eine Szene, in Bezug auf die wir die Position des gegebenen Objekts vergleichen.

Jede Art von Bewegung wird durch eine andere Art von Kraft gesteuert.

Wenn ein Objekt in gleichen Zeitintervallen gleiche Entfernungen zurücklegt, spricht man von einer gleichförmigen Bewegung. Eine gleichförmige Bewegung ist eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit in einer geraden Linie. Beispiel: ein rollender Ball.

Wenn ein Objekt in gleichen Zeitintervallen ungleiche Entfernungen zurücklegt, spricht man von einer ungleichförmigen Bewegung.

Unregelmäßige Bewegung ist eine Bewegung, die kein offensichtliches Bewegungsmuster aufweist. Beispiel: eine fliegende Biene.

Es gibt zwei Arten von Grundbewegungen: Translation und Rotation.

Translation bedeutet Bewegung entlang eines Pfades.

Rotation bedeutet Bewegung um eine feste Achse. Eine Achse ist ein Zentrum, um das sich etwas dreht.

Die Translationsbewegung wird durch die Nettokraft (Summe verschiedener Kräfte) definiert, die auf ein Objekt wirkt.

Die Drehung wird durch das Drehmoment definiert. Drehmoment ist eine Kraft, die die Rotation eines Objekts bewirkt.

Bewegungsarten

1. Die lineare Bewegung ist die grundlegendste aller Bewegungen. Es ist die Art der Bewegung, bei der sich alle Teile eines Objekts in die gleiche Richtung bewegen und sich jeder Teil gleich weit bewegt. Dies wird auch als Translationsbewegung bezeichnet, da die Bewegung des Objekts geradlinig erfolgt. Lineare Bewegung wird durch Geschwindigkeit und Richtung gemessen. Die Strecke, die ein Objekt pro Zeiteinheit zurücklegt, nennt man Geschwindigkeit. Beispiel: ein fahrendes Auto oder ein Gegenstand, der aufgrund der Anziehungskraft der Erde herunterfällt.

• Eine Bewegung entlang einer geraden Linie wird als geradlinige Bewegung bezeichnet
• Die Bewegung entlang einer gekrümmten Bahn wird als krummlinige Bewegung bezeichnet

2. Rotationsbewegung ist die Bewegung eines Objekts auf einer kreisförmigen Bahn entlang eines festen Punkts als festgesetztem Mittelpunkt, und die Bewegung erfolgt entlang des Umfangs der Bahn in einem regelmäßigen Abstand vom Mittelpunkt. Diese Art der Bewegung ist der Ausgangspunkt vieler Mechanismen. Beispiel: ein Spinnrad.

3. Hin- und Herbewegung ist Hin- und Herbewegung. Beispiel: die Auf- und Abbewegung eines Jo-Jos.

4. Oszillierende Bewegung ist eine hin- und hergehende Bewegung mit Elementen einer Rotationsbewegung wie Schwingen. Oszillation kann eine periodische Bewegung sein, die sich in einem regelmäßigen Zyklus oder in gleichen Zeitintervallen wiederholt, wie ein Schaukelstuhl oder die Schwingung eines Pendels in einer Uhr. Ein Pendel, das von einem festen Befestigungspunkt aus schwingt und einen Bogen beschreibt, ist ein klassisches Beispiel für eine oszillierende Bewegung. Ein Sprinkler oder ein oszillierender Lüfter macht dasselbe, außer dass diese eher in einer horizontalen Ebene als in einer vertikalen Ebene schwingen und eher von Motoren als von der Schwerkraft angetrieben werden. Eine oszillierende Bewegung liegt um einen Gleichgewichtspunkt oder einen Mittelwert herum.

Es gibt drei Schwingungsgrößen:

• Die Amplitude ist die maximale Verschiebung vom Gleichgewichtspunkt. Wenn ein Pendel einen Zentimeter vom Gleichgewichtspunkt entfernt schwingt, bevor es seinen Rückweg antritt, beträgt die Schwingungsamplitude einen Zentimeter.
• Eine Periode ist eine Zeit, die das Objekt für eine vollständige Rundreise benötigt und zu seiner Ausgangsposition zurückkehrt. Wenn ein Pendel rechts beginnt und eine Sekunde benötigt, um sich ganz nach links zu bewegen, und eine weitere Sekunde, um nach rechts zurückzukehren, beträgt seine Periode zwei Sekunden. Die Periode wird normalerweise in Sekunden gemessen.
• Die Frequenz ist die Anzahl der Zyklen pro Zeiteinheit. Die Frequenz ist gleich eins dividiert durch die Periode. Die Frequenz wird in Hertz oder Zyklen pro Sekunde gemessen.

Sehr oft bewegen sich Objekte durch komplizierte Bewegungen. Komplizierte Bewegungen können in einfachere Bewegungsarten zerlegt werden. Ein Beispiel für eine komplizierte Bewegung ist ein fliegender Frisbee. Die Bewegung eines Frisbee besteht aus einer linearen Bewegung und einer Drehbewegung.

Reibungs- und Gravitationskräfte beeinflussen die Bewegung von Objekten – sie verlangsamen die Bewegung.

Die Reibungskraft, die einen sich bewegenden Körper verlangsamt und schließlich ein sich bewegendes Objekt stoppt, wird als kinetische Reibung bezeichnet. Wenn Sie beispielsweise eine Kiste über den Boden schieben, bewegt ein Teil der Energie Ihres Schiebens die Kiste, und ein Teil der Energie geht durch kinetische Reibung verloren. Je weniger strukturiert die Oberfläche ist, desto weiter bewegt sich das Objekt. Dies geschieht, weil glatte Oberflächen weniger Reibungskraft haben. Die Reibung wird durch die Textur sowohl der Oberfläche als auch des sich bewegenden Objekts beeinflusst.

Entfernung und Verschiebung

Die Entfernung zwischen Endstation A und Endstation B beträgt 150 km. Ein Bus fährt von Endstation A nach Endstation B. Die Strecke, die der Bus zurücklegt, beträgt 150 km. Auf der gleichen Strecke fährt der Bus von der Endstation B zur Endstation A zurück. Somit beträgt die Gesamtstrecke, die der Bus während der Fahrt von A nach B und dann von B nach A zurücklegt, 150 km + 150 km = 300 km.

Ein Bus fährt von A nach B und wieder von B nach A

• Die von einem sich bewegenden Objekt zurückgelegte Strecke ist die tatsächliche Länge des Pfades, dem das Objekt folgt.
• Entfernung ist eine skalare Größe. Die SI-Einheit der Entfernung ist Meter.
• Die Position des Busses hat sich geändert, als er von der Endstation A nach der Endstation B gefahren ist. Es gibt eine Verschiebung von 150 km von A nach B. Die Verschiebung durch die Hin- und Rückfahrt beträgt ebenfalls 150 km.
• Die Verschiebung ist die kürzeste Entfernung, die ein sich bewegendes Objekt vom Bezugspunkt (Ausgangsposition des Körpers) in einer bestimmten Richtung zurücklegt.
• Aber die Verschiebung, wenn der Bus von A nach B und dann von B nach A fährt, ist Null. Die SI-Einheit der Verschiebung ist ein Meter.
• Die Verschiebung ist ein Vektor, dh die Verschiebung wird durch eine Zahl mit korrekter Einheit und Richtung angegeben.

Was ist Trägheit?

Trägheit bedeutet Widerstand gegen jede Bewegungsänderung. Alle Objekte haben Trägheit. Je größer die Masse eines Objekts ist, desto größer ist seine Trägheit. Das erste Newtonsche Bewegungsgesetz besagt, dass sich bewegende Objekte in derselben Richtung und mit derselben Geschwindigkeit weiterbewegen. Es besagt auch, dass Objekte in Ruhe sind, es sei denn, eine äußere Kraft wirkt auf sie ein. Wenn der Fahrer eines Autos auf die Bremse tritt, wird das Auto langsamer. Die Personen im Auto werden jedoch aufgrund ihrer Trägheit mit der gleichen Geschwindigkeit weiterfahren, mit der das Auto gefahren ist. Der Sicherheitsgurt wirkt als Kraft, um die Personen an Ort und Stelle zu halten. Sicherheitsgurte verhindern, dass Menschen verletzt werden, wenn ein Auto plötzlich anhält.

Einfache harmonische Bewegung

Einfache harmonische Bewegung (SHM) ist eine Art oszillierende Bewegung. Eine einfache harmonische Bewegung hat drei Dinge, sie tut es im Grunde: Bewegung geht immer zurück ins Gleichgewicht, folgt dem gleichen Weg und oszilliert um das Gleichgewicht. SHM ergibt sich, wenn die Kraft oder das Drehmoment, die dazu neigen, das Gleichgewicht wiederherzustellen, direkt proportional zur Verschiebung aus dem Gleichgewicht sind, direkt proportional zur Verschiebung aus dem Gleichgewicht sind.

Geschwindigkeit ist die in einer bestimmten Zeit zurückgelegte Strecke. Geschwindigkeit = Distanz/Zeit. Die SI-Einheit der Geschwindigkeit ist m/s. Geschwindigkeit ist eine skalare Größe.

Ein Objekt bewegt sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit, wenn es in gleichen Zeitintervallen gleiche Strecken zurücklegt.

Wenn die zurückgelegte Strecke mit der Zeit variiert, spricht man von einer Bewegung des Objekts mit variabler Geschwindigkeit.

Durchschnittsgeschwindigkeit und Momentangeschwindigkeit

Wenn wir in einem Fahrzeug fahren, ändert sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs von Zeit zu Zeit, abhängig von den auf der Straße herrschenden Bedingungen. In einer solchen Situation errechnet sich die Geschwindigkeit aus dem Verhältnis der vom Fahrzeug zurückgelegten Gesamtstrecke zur Gesamtfahrzeit. Dies wird als Durchschnittsgeschwindigkeit bezeichnet.

Die momentane Geschwindigkeit wäre die Geschwindigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb dieser Zeitspanne, gemessen mit einem Echtzeit-Tachometer.

Geschwindigkeit

Geschwindigkeit ist definiert als die Entfernung, die ein sich bewegendes Objekt in einer bestimmten Richtung in einer Zeiteinheit oder Geschwindigkeit in einer bestimmten Richtung zurücklegt.

Geschwindigkeit = (in einer bestimmten Richtung zurückgelegte Strecke)/Zeitaufwand

Die Geschwindigkeit kann auch als Änderungsrate der Verschiebung definiert werden.

Die Geschwindigkeit ist eine Vektorgröße.

Ein Körper bewegt sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit, wenn er in gleichen Zeitabständen gleiche Strecken in einer bestimmten Richtung zurücklegt.

Ein Körper bewegt sich mit veränderlicher Geschwindigkeit, wenn er in gleichen Zeitabständen ungleiche Wege und umgekehrt in einer bestimmten Richtung zurücklegt oder wenn er die Bewegungsrichtung ändert.

Beschleunigung

Beschleunigung ist definiert als die Änderungsrate der Geschwindigkeit eines sich bewegenden Körpers mit der Zeit. Diese Änderung könnte eine Änderung in der Geschwindigkeit des Objekts oder seiner Bewegungsrichtung oder beidem sein.

Beschleunigung = Änderungsrate der Geschwindigkeit mit der Zeit

Die SI-Einheit der Beschleunigung ist m/s ²

Die Beschleunigung ist eine vektorielle Größe.

Es gibt verschiedene Beschleunigungsarten:

• Positive Beschleunigung – Wenn die Geschwindigkeit eines Objekts zunimmt, wird gesagt, dass sich das Objekt mit positiver Beschleunigung bewegt. B. eine Kugel, die eine schiefe Ebene hinunterrollt.
• Negative Beschleunigung – Wenn die Geschwindigkeit eines Objekts abnimmt, wird gesagt, dass sich das Objekt mit negativer Beschleunigung bewegt. Negative Beschleunigung wird auch als Verzögerung oder Verzögerung bezeichnet. Beispiel: Eine Kugel bewegt sich eine schiefe Ebene hinauf.