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Physik

Was ist Kinematik in der Physik? Definition und Beispiele

Was ist Kinematik in der Physik? Definition und Beispiele

Kinematik ist der Zweig der Physik (insbesondere der klassischen Mechanik), der die Bewegung von Objekten und ihre Bahn als Funktion der Zeit untersucht, ohne die Ursachen zu berücksichtigen, die sie hervorrufen.

Achtsamkeit
Achtsamkeit

Bei der Untersuchung der Kinematik werden die chemischen und physikalischen Eigenschaften bewegter Körper mit Ausnahme der Abmessungen sowie die auf sie wirkenden Kräfte nicht berücksichtigt.

Geschwindigkeit und Beschleunigung sind zwei grundlegende Konzepte bei der Untersuchung der Kinematik eines starren Körpers.

Anzumerken ist nur, dass die Gleichungen der Kinematik die Einsteinsche Relativitätstheorie nicht berücksichtigen , also nur für "kleine" Geschwindigkeiten gegenüber der Lichtgeschwindigkeit gelten.

Was ist ein starrer Körper?

Unter einem starren Körper versteht man einen Körper, der nicht verformt werden kann. Das heißt, zu jedem Zeitpunkt bleibt der Abstand zwischen zwei ihm zugehörigen Punkten konstant. 

Bei der Untersuchung der Kinematik wird die Bewegung eines starren Körpers berücksichtigt, da er keine Energie aus dem System absorbiert, um das Material zu verformen. Diese Art, die Bewegung zu berechnen, ist nicht real, aber es ist eine sehr ungefähre Art der Realität, die die Berechnungen vereinfacht.

Relativgeschwindigkeit zwischen zwei starren Körpern

Die Bewegung von Körpern wird in Bezug auf ein vorgegebenes Bezugssystem definiert. Dieser Referenzrahmen kann jedoch seine Position ändern. Dazu ist es notwendig, ein festes Koordinatensystem festzulegen und anhand dieses Systems die Bewegung zu beschreiben.

Stellen Sie sich beispielsweise eine Person vor, die sich in einem Waggon mit einer Geschwindigkeit von 4 km/h relativ zum Waggon bewegt. Der Zug wiederum bewegt sich relativ zum Boden mit einer konstanten Geschwindigkeit von 100 km/h. In diesem Moment ist die relative Geschwindigkeit des Fahrgasts in Bezug auf den Boden die des einzelnen Gehens plus die des Zuges: 104 km.

Nach einiger Zeit ist die zurückgelegte Strecke die Summe der vom Zug zurückgelegten Strecke plus der von der Person auf dem Auto zurückgelegten Strecke.

Welche Arten von Bewegungen gibt es?

In der zweidimensionalen Darstellung der Kinematik gibt es folgende Bewegungsarten:

  • Gleichmäßige Linienbewegung. Der Körper bewegt sich geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit und ohne Richtungsänderung.

  • Geradlinige gleichmäßig beschleunigte Bewegung: Der Körper bewegt sich in einer geraden Linie, ohne seine Richtung zu ändern, aber die Geschwindigkeit nimmt allmählich ab, bis er das Vorzeichen ändert. In diesem Moment ändert das Objekt die Richtung und geht in seine Ausgangsposition.

  • Einfache harmonische Bewegung. Die Richtung der Kraft, unter der sich das Objekt bewegt, ist der Verschiebung immer entgegengesetzt und die Größe ist proportional zur Verschiebung.

  • Kreisbewegung: Bewegung, deren Bahn ein Kreis oder ein Teil eines Kreises ist .

  • Parabelwurf: ist eine Bewegung eines Objekts, die die Flugbahn eines Objekts beschreibt, das von der Schwerkraft beeinflusst wird.

Was ist Kinematik in der Physik? Definition und Beispiele

    Beispiele für Kinematik

    • Der Fall eines Fallschirmspringers aus einem Flugzeug wäre ein Beispiel für eine gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung.

    • Die Bewegung der um die Sonne kreisenden Planeten erfolgt durch eine Kreisbewegung.

    • Die Schwingung eines einfachen Pendels ist ein Beispiel für eine einfache harmonische Bewegung.

    • Die Flugbahn eines Fußballs nach einem Freistoß ist ein Beispiel für einen Parabelschuss.

    Was ist der Unterschied zwischen Kinematik und Dynamik?

    Der Unterschied zwischen Kinematik und Dynamik besteht darin, dass die Dynamik die Beziehung zwischen Kräften und Bewegung untersucht, während sich die Kinematik nur mit Bewegung befasst.

    Autor:

    Erscheinungsdatum: 16. Februar 2022
    Geändert am: 16. Februar 2022