Durchschnittsgeschwindigkeit und Vergleich von Bewegungsformen

Inhaltsverzeichnis zum Thema

• Bewegung ist praktisch überall
• Bezugsystem der Bewegung
• Bewegungsformen
• Durchschnittsgeschwindigkeit und Momentangeschwindigkeit

Bewegung ist praktisch überall

Im physikalischen Sinne gibt es überall Bewegung: von der Bewegung eines Hundes, über den „freien Fall“ eines Apfels von einem Baum, die Bewegung eines Asteroiden durch das Weltall bis zur Bewegung ganzer Galaxien im Kosmos.

Es gibt aber auch Bewegungen, die du nicht direkt beobachten kannst: So bewegen sich Kleinstlebewesen in einem Wassertropfen, genauso wie sich die Teilchen eines Stoffes praktisch immer in Bewegung befinden. Es gibt nur einen einzigen theoretischen Zustand, in dem keine Bewegung im physikalischen Sinne mehr vorliegt: Wenn sich ein Stoff bei einer Temperatur von 0 K im Zustand eines idealen Kristalls befindet.

Bezugsystem der Bewegung

Wenn auch physikalisch gesehen überall Bewegung im Spiel ist, so ist es doch für manche Aussagen wichtig, bestimmte Bewegungen nicht zu berücksichtigen. Beispielsweise ist für einen Zuschauer beim Pferderennen nicht wichtig, dass sich die Erde um die Sonne dreht, das Sonnensystem in der Galaxie rotiert oder sich unsere Galaxie immer mehr zum Rand des Universums bewegt, wenn er nur die Geschwindigkeit des Pferdes seines Lieblingsjockeys bestimmen will. Ebenso ist für ihn nicht wichtig, wie schnell sich die einzelne Zecke auf dem Fell des Pferdes bewegt oder wie schnell die Teilchen des Pferdes in der Sonne schwingen.

Für diese Einschränkungen ist es wichtig, ein Bezugsystem zu definieren. Im Ursprung dieses Systems befindet sich im Regelfall der Beobachter. Befindet sich dieser auf der Tribüne beim Pferderennen, könnte er mit einer Stoppuhr und der Streckenlänge die Geschwindigkeit des Pferdes auf einer Runde bestimmen. Wenn er aber selbst mitreiten und einen Konkurrenten beobachten würde, nimmt er von diesem nur die Geschwindigkeitsdifferenz zu sich selbst wahr. Der Physiker spricht hier von der Relativgeschwindigkeit eines Bezugsystems. Dieser Effekt ist für die Relativitätstheorie von zentraler Bedeutung.

Bewegungsformen

Ebenso hat es aber auch einen Effekt, ob der Konkurrent immer mit derselben Geschwindigkeit fährt – dies nennt man eine gleichförmige Bewegung–, er immer um den selben Faktor schneller wird – dies nennt man eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung – oder ob er willkürlich schneller und langsamer wird – dies nennt man eine beschleunigte Bewegung.

Nicht nur die Beschleunigung hat Einfluss auf die Bewegungsform, ebenso kann die Richtung der Bewegung diese beeinflussen. So fährt ein Autofahrer, der das Steuer immer gleich stark einlenkt, einen Kreis. Lenkt er gleichmäßig immer weniger stark ein, würde die Bewegung die Form einer Spirale haben. Hauptsächlich werden hier die Kreisbewegung und die geradlinige Bewegung unterschieden. Diese werden in der Wissenschaft auch als Rotationsbewegung und Translationsbewegung bezeichnet.

Durchschnittsgeschwindigkeit und Momentangeschwindigkeit

Für die Beschreibung einer Bewegung wird sehr häufig die Geschwindigkeit verwendet. Man unterscheidet hier mehrere Formen: Die Momentangeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die ein Objekt zu einem genauen Zeitpunkt besitzt. Diese Geschwindigkeit wird von einem Tachometer angezeigt. Die Durchschnittsgeschwindigkeit können wir bestimmen , wenn wir die Zeit messen, die ein Körper für eine definierte Strecke benötigt. Hierbei ist nicht von Belang, welche Bewegungsform der Körper während dieser Zeit ausgeführt hat.

$\text{Geschwindigkeit } v=\frac{\text{Strecke } s}{\text{Zeit } t}$

$[v]=\frac ms = \frac{km}{h}$