Physik ist eine Disziplin, die versucht zu verstehen und zu beschreiben, wie sich Objekte in Raum und Zeit bewegen. Bewegung ist ein grundlegender Teil unserer Realität und ihre Untersuchung ermöglicht es uns, eine Vielzahl von Phänomenen zu verstehen und vorherzusagen.
In diesem Abschnitt erklären wir die verschiedenen Arten von Bewegungen, die die Kinematik untersucht, ihre grundlegenden Eigenschaften und stellen Beispiele zur Veranschaulichung jeder dieser Arten bereit.
Gleichmäßige geradlinige Bewegung (MRU)
Eine gleichmäßige geradlinige Bewegung (MRU) ist dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit geradlinig bewegt. Bei dieser Art von Bewegung ändert sich die Geschwindigkeit weder im Betrag noch in der Richtung, was bedeutet, dass das Objekt in gleichen Zeitintervallen gleiche Distanzen zurücklegt.
Beispiele
Ein typisches Beispiel für MRU ist ein Auto, das mit konstanter Geschwindigkeit auf einer geraden Straße fährt. Wenn ein Athlet auf einer geraden Strecke mit konstanter Geschwindigkeit läuft, befindet er sich ebenfalls im MRU.
Gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung (MRUA)
Eine gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung (MRUA) beinhaltet eine konstante Änderung der Geschwindigkeit eines Objekts. Diese Änderung kann für gleiche Zeitintervalle positiv (Geschwindigkeitszunahme) oder negativ (Geschwindigkeitsabnahme) sein.
Beispiele
Das Werfen eines Gegenstandes nach oben und sein anschließender freier Fall aufgrund der Schwerkraft veranschaulichen die MRUA.
Wenn ein Fahrzeug auf einer Autobahn allmählich anhält oder nach dem Anhalten an einer Ampel zu beschleunigen beginnt, beobachten wir ebenfalls eine MRUA.
Gleichmäßige Kreisbewegung (MCU)
Bei der gleichmäßigen Kreisbewegung (Uniform Circular Motion, UCM) bewegt sich ein Objekt auf einer kreisförmigen Bahn um einen festen Punkt, der als Rotationszentrum bezeichnet wird. Bei dieser Art von Bewegung ändert sich die Geschwindigkeit des Objekts ständig, seine Winkelgeschwindigkeit (die Rotationsgeschwindigkeit) bleibt jedoch konstant.
Beispiele
Ein Kind auf einem Karussell, das sich um eine zentrale Stange dreht, ist ein alltägliches MCU-Beispiel.
Die Rotation der Dampfturbine eines Kernkraftwerks ist ebenfalls ein Beispiel für MCU, außer in den Start-, Stopp- oder Leistungsänderungsphasen des Reaktors.
In der Astronomie bewegen sich Planeten auf kreisförmigen Bahnen um die Sonne, was ebenfalls eine Art gleichmäßiger Kreisbewegung ist.
Gleichmäßig beschleunigte Kreisbewegung (MCUA)
Eine gleichmäßig beschleunigte Kreisbewegung (MCUA) beinhaltet eine konstante Änderung der Winkelgeschwindigkeit eines Objekts. Dies bedeutet, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Objekts in gleichen Zeitintervallen ständig zunimmt oder abnimmt.
Beispiele
Wenn sich ein Rad dreht und seine Winkelgeschwindigkeit allmählich zunimmt, sind wir Zeuge eines MCUA.
Ebenso veranschaulicht ein Objekt in einer Umlaufbahn, beispielsweise ein künstlicher Satellit, der seine Winkelgeschwindigkeit ändert, während er sich um die Erde bewegt, diese Art von Bewegung.
Parabolische Bewegung
Parabelbewegung ist eine Kombination aus horizontaler und vertikaler Bewegung, die zu einer parabelförmigen Bahn führt. Bei dieser Bewegungsart bewegt sich ein Objekt auf einer gekrümmten Bahn.
Beispiele
Das Werfen eines Baseballs, der vor dem Fall einer parabolischen Bahn folgt, ist ein typisches Beispiel für eine parabolische Bewegung.
Ebenso folgt ein aus einer Kanone abgefeuertes Projektil einer parabolischen Flugbahn, bevor es ein Ziel trifft.
Wellenbewegung
Unter Wellenbewegung versteht man die Ausbreitung einer Störung durch ein Medium oder sogar im Vakuum in Form von Wellen. Es gibt zwei Arten dieser Wellen:
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Transversalwellen, bei denen die Schwingung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung verläuft.
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Longitudinalwellen, bei denen die Schwingung parallel zur Ausbreitungsrichtung verläuft.
Beispiele
Schallwellen, die sich durch die Luft ausbreiten, sind Beispiele für Wellenbewegungen. Auch Wellen auf der Oberfläche eines Sees oder Meeres stellen wellenförmige Wellen dar.
Elektromagnetische Strahlung, zu der sichtbares Licht, Radiowellen, Röntgenstrahlen, Gammastrahlen und andere Strahlungsformen gehören, breitet sich als elektromagnetische Wellen im Weltraum aus. Diese elektromagnetischen Wellen bestehen aus oszillierenden elektrischen und magnetischen Feldern, die zeitlich und räumlich variieren.