FD - Kapitel 2 - Teil 3 - Kinematik der Kreisbewegungen Flashcards
Grundbegriffe (intuitiv & verständlich) Formeln mit Bedeutung Anwendungen im Alltag & Technik Typische Missverständnisse & Klarstellungen (30 cards)
Was ist eine Kreisbewegung?
→ Eine Bewegung, bei der sich ein Körper auf einer kreisförmigen Bahn bewegt.
Was ist die Besonderheit einer Kreisbewegung?
→ Obwohl der Betrag der Geschwindigkeit gleich bleiben kann, ändert sich ständig die Richtung → daher liegt Beschleunigung vor.
Was bedeutet „gleichförmige Kreisbewegung“?
→ Die Bewegung erfolgt mit konstanter Geschwindigkeit, aber wechselnder Richtung.
Welche Größen sind für die Kreisbewegung wichtig?
-Radius r,
-Bahngeschwindigkeit v,
-Winkelgeschwindigkeit ω,
-Umlaufzeit T,
-Zentripetalbeschleunigung a
Was ist die Umlaufzeit T?
→ Die Zeit, die ein Körper für eine vollständige Umdrehung benötigt.
Formel für Winkelgeschwindigkeit:
𝜔 = 2𝜋 / 𝑇
→ Winkelgeschwindigkeit in Radiant pro Sekunde
Was ist ein Radiant?
→ Ein Winkelmaß: 1 Radiant entspricht dem Winkel, bei dem der Kreisbogen gleich lang wie der Radius ist.
Was ist die Winkelgeschwindigkeit intuitiv?
→ Wie schnell sich der Winkel pro Sekunde ändert – z. B. Umdrehungen pro Zeit in rad/s.
Was ist die Bahngeschwindigkeit v?
→ Die Geschwindigkeit entlang der Kreisbahn – also die „normale“ Geschwindigkeit eines Punktes auf der Bahn.
Formel für Bahngeschwindigkeit:
𝑣 = 𝜔 ⋅ 𝑟
𝜔 = Winkelgeschwindigkeit.
𝑟 = Radius.
Warum gibt es bei Kreisbewegung eine Beschleunigung?
→ Weil sich die Richtung der Geschwindigkeit ändert, selbst wenn ihr Betrag gleich bleibt.
Was ist die Zentripetalbeschleunigung a?
→ Die Beschleunigung, die zur Mitte des Kreises gerichtet ist und die Kreisbahn „erzwingt“.
Formel für Zentripetalbeschleunigung:
𝑎𝑧 = 𝑣² / 𝑟
Alternative Formel mit ω für die Zentripetalbeschleunigung
𝑎 = 𝜔² ⋅ 𝑟
Warum ist “az” wichtig?
→ Sie zeigt, welche Kraft nötig ist, um ein Objekt auf der Kreisbahn zu halten.
Was passiert, wenn keine Zentripetalbeschleunigung vorhanden ist?
→ Der Körper würde sich geradlinig vom Kreis weg bewegen (Trägheitsprinzip).
Beispiel: Auto in Kurve
→ Reifenreibung liefert Zentripetalkraft → Zentripetalbeschleunigung zwingt das Auto in die Kurve.
Beispiel: Stein an Schnur
→ Die Seilspannung liefert die Zentripetalkraft → Stein folgt Kreisbahn.
Wovon hängt die Zentripetalbeschleunigung ab?
→ Je schneller und enger der Kreis, desto stärker die Beschleunigung.
Was passiert, wenn sich r vergrößert, bei gleichbleibendem 𝑣?
→ az wird kleiner → Bewegung wird „sanfter“.
Wo begegnet dir Kreisbewegung im Alltag?
Karussell,
Reifen,
Schleuderwaschmaschine,
Seilpendel,
Satelliten,
Lüfter
Was spürst du im Auto beim Kurvenfahren?
→ Deinen Körper will geradeaus, aber du wirst durch den Sitz/Anschnallgurt nach innen beschleunigt → Zentripetalbeschleunigung.
Warum fliegt Wäsche an die Trommelwand?
→ Die Wäsche will geradeaus, aber die Trommel zwingt sie durch Zentripetalkraft zur Kreisbahn.
Warum kippt ein Motorrad in der Kurve?
→ Es „balanciert“ Zentripetalkraft und Gewichtskraft durch Neigung – physikalisch sinnvoller als aufrecht fahren.
