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Naturwissenschaften – Grade 9 · Einheit 5: Bewegung, Dichte und Umlaufbahnen

Geschwindigkeit, Beschleunigung und Bewegungsdiagramme

Nutze Geschwindigkeit, Beschleunigung und Bewegungsdiagramme, um Bewegungen zu beschreiben und zu berechnen.

Das Tempo ist ein Skalar (nur ein Betrag); die Geschwindigkeit ist ein Vektor (Tempo in einer bestimmten Richtung). Die Beschleunigung ist die Änderungsrate der Geschwindigkeit: a = (v − u) ÷ t, in m/s². Eine negative Beschleunigung ist eine Verzögerung. Für gleichmäßige Beschleunigung gilt v² − u² = 2 a s, wobei s die Strecke ist.

In einem Weg-Zeit-Diagramm gibt die Steigung das Tempo an. In einem Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm gibt die Steigung die Beschleunigung an, und die Fläche unter dem Graphen gibt die zurückgelegte Strecke an. Ein frei fallendes Objekt in der Nähe der Erde beschleunigt mit etwa 9.8 m/s². Während es schneller wird, nimmt der Luftwiderstand zu, bis er der Gewichtskraft entspricht; dann ist die resultierende Kraft null, und es fällt mit gleichbleibender Endgeschwindigkeit.

time (s)velocity (m/s)1234567891024681012141618200

Beispiel mit Lösung

Ein Auto beschleunigt in 5 s von 10 m/s auf 30 m/s. Wie groß ist seine Beschleunigung?

  1. a = (v − u) ÷ t.
  2. (30 − 10) ÷ 5 = 20 ÷ 5.

Antwort:a = 4 m/s².

Schlüsselwörter

Vektor
hat Betrag und Richtung, z. B. die Geschwindigkeit
Skalar
hat nur einen Betrag, z. B. das Tempo
Beschleunigung
Änderungsrate der Geschwindigkeit
Endgeschwindigkeit
gleichbleibendes Tempo, wenn die Kräfte im Gleichgewicht sind
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Jedes Mal neue Fragen.

Mit Bezug auf NGSS: HS-PS2-1