Eine gleichmäßige geradlinige Bewegung (MRU) ist eine Bewegungsart, bei der ein starrer Körper eine konstante Geschwindigkeit behält und seine Flugbahn eine gerade Linie ist.
Nach dem ersten Newtonschen Gesetz bewegt sich der Körper auf einer geraden Bahn (oder bleibt in Ruhe), wenn keine Kraft auf den Körper einwirkt oder sich die wirkenden Kräfte gegenseitig ausgleichen.
Bewegungsmerkmale
Die Hauptmerkmale einer gleichmäßigen geradlinigen Bewegung sind:
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Der Geschwindigkeitsvektor ist konstant, was bedeutet, dass seine Richtung (und Richtung) unabhängig von der Zeit ist. Daher ist die Anfangsgeschwindigkeit gleich der Endgeschwindigkeit.
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Die Beschleunigung ist Null
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Der Absolutwert der Verschiebung (Positionsänderung) entspricht der vom Körper zurückgelegten Strecke und wird durch verstrichene Zeit und Geschwindigkeit beschrieben.
Die Geschwindigkeit kann Null (Ruhe), positiv oder negativ sein. Daher kann die Bewegung zwei Richtungen haben: Eine negative Geschwindigkeit stellt eine Bewegung in die entgegengesetzte Richtung zu der Richtung dar, die wir als positiv akzeptiert haben.
MRU-Formel
Da die Geschwindigkeit bei einer gleichförmigen Bewegung nicht von der Zeit abhängt, ist die Positionsänderung in regelmäßigen Zeitabständen konstant. Die zurückgelegte Strecke wird berechnet, indem die Größe der Geschwindigkeit mit der verstrichenen Zeit multipliziert wird. Dieser Zusammenhang gilt auch, wenn der Weg nicht gerade ist, solange die Geschwindigkeit konstant ist.
Die Formel zur Berechnung der Entfernung (Weg als Funktion von Zeit und Geschwindigkeit) bei einer gleichmäßigen geradlinigen Bewegung lautet:
Δx=v · Δt
Gleichzeitig kann die Geschwindigkeit auch als Funktion von Entfernung und Zeit ausgedrückt werden:
v=Δx / Δt
Wo:
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Δx ist der zurückgelegte Raum. Im internationalen Maßsystem wird sie in Metern (m) ausgedrückt.
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v stellt die Geschwindigkeit des starren Festkörpers dar. In SI-Einheiten wird sie in Metern pro Sekunde (m/s) ausgedrückt.
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Δt ist das Zeitinkrement (die verstrichene Zeit), ausgedrückt in Sekunden (s), wenn wir SI von Messungen verwenden.
10 Beispiele für gleichmäßige geradlinige Bewegungen
Hier sind zehn Beispiele für gleichmäßige geradlinige Bewegung (MRU):
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Auto auf einer Autobahn : Wenn Sie ein Auto mit konstanter Geschwindigkeit auf einer geraden, ebenen Autobahn fahren, liegt ein MRU vor.
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Zug auf einem geraden Gleis : Wenn sich ein Zug auf einem geraden Gleis bewegt, ohne zu beschleunigen oder zu verlangsamen, handelt es sich um eine gleichmäßige geradlinige Bewegung.
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Flugzeug im Horizontalflug : Wenn ein Flugzeug während eines Teils seines Fluges eine konstante Höhe und Geschwindigkeit beibehält, führt es eine MRU in Richtung seiner Flugbahn durch.
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Bewegung eines auf dem Boden rollenden Balls : Wenn Sie einen Ball auf einer ebenen Fläche ohne Hindernisse schieben und er sich mit konstanter Geschwindigkeit in einer geraden Linie bewegt, verhält er sich wie ein Beispiel für MRU.
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Radfahrer auf einer geraden Straße : Wenn ein Radfahrer auf einer Straße ohne Steigungen oder Geschwindigkeitsänderungen mit konstanter Geschwindigkeit in die Pedale tritt, führt er oder sie eine MRU durch.
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Gehen mit konstantem Tempo : Wenn Sie mit konstanter Geschwindigkeit in eine gerade Richtung gehen, ist Ihre Bewegung ein Beispiel für eine gleichmäßige geradlinige Bewegung.
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Bewegender Aufzug : Wenn sich ein Aufzug vertikal mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, ist seine Bewegung eine MRU in vertikaler Richtung.
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Boot in ruhigem Wasser : Wenn sich ein Boot in einem Gewässer ohne Strömungen oder Wellen mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, handelt es sich bei seiner Bewegung um eine MRU.
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Verschiebung eines Projektils im Vakuum : Wenn wir den Luftwiderstand außer Acht lassen, erfährt ein horizontal abgefeuertes Projektil eine gleichmäßige geradlinige Bewegung in horizontaler Richtung.
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Bewegung eines Teilchens in einer geraden Linie unter dem Einfluss einer konstanten Kraft : In der Physik werden MRU-Fälle untersucht, in denen sich ein Teilchen unter dem Einfluss einer konstanten Kraft in einer geraden Linie bewegt.
Gelöste Übungen zur gleichmäßigen geradlinigen Bewegung
Übung 1 gelöst
Ein Auto fährt 2 Stunden lang mit einer konstanten Geschwindigkeit von 80 km/h. Wie groß ist die Gesamtstrecke, die das Auto zurücklegt?
Lösung:
Zuerst rechnen wir die Geschwindigkeit von 80 km/s in Meter pro Sekunde (m/s) um, da wir die Geschwindigkeit in SI-Einheiten haben wollen:
1 km = 1000 m 1 h = 3600 s
Geschwindigkeit in m/s = (80 km/h) * (1000 m/km) / (3600 s/h) = 22,22 m/s (ungefähr)
Jetzt können wir die MRU-Formel verwenden:
Distanz (d) = Geschwindigkeit (v) * Zeit (t)
d = 22,22 m/s * 2 Stunden = 44,44 m/s * 7200 s = 160.000 Meter
Das Auto legt also eine Gesamtstrecke von 160.000 Metern oder 160 Kilometern zurück.
Übung 2 gelöst
Ein Flugzeug fliegt 30 Sekunden lang mit einer konstanten Geschwindigkeit von 500 m/s. Welche Strecke hat das Flugzeug in dieser Zeit zurückgelegt?
Lösung
Wir müssen hier keine Einheiten umrechnen, da die Geschwindigkeit bereits in Metern pro Sekunde (m/s) angegeben ist.
Wir verwenden die Formel für eine gleichmäßige geradlinige Bewegung:
Distanz (d) = Geschwindigkeit (v) * Zeit (t)
d = 500 m/s * 30 s = 15.000 Meter
Damit legt das Flugzeug in 30 Sekunden eine Strecke von 15.000 Metern zurück.
Übung 3 gelöst
Ein Radfahrer fährt 40 Sekunden lang mit einer konstanten Geschwindigkeit von 10 m/s. Wie groß ist die Gesamtdistanz, die der Radfahrer zurücklegt?
Lösung
Wir verwenden die MRU-Formel:
Distanz (d) = Geschwindigkeit (v) * Zeit (t)
d = 10 m/s * 40 s = 400 Meter
Der Radfahrer legt eine Gesamtstrecke von 400 Metern zurück.
Dies sind einfache Beispiele gelöster MRU-Übungen. In jedem Fall verwenden wir die Formel d = vt, wobei „d“ die Distanz, „v“ die Geschwindigkeit und „t“ die Zeit ist. Stellen Sie sicher, dass Sie verstehen, wie Sie diese Formel zur Lösung von MRU-Problemen anwenden.
Übung 4 gelöst
Ein Zug verlässt Paris in Richtung Barcelona. Mit welcher Durchschnittsgeschwindigkeit sollte man in 11 Stunden ankommen? Die Entfernung zwischen beiden Städten beträgt 1040 km.
Lösung
Unter Anwendung der Gleichung Δx=v·Δt geht es uns darum, die Geschwindigkeit zu isolieren, also:
v=Δx/Δt
Wir ersetzen die Werte und das müssen wir
v=1040 km / 11 h
Daher beträgt die durchschnittliche Geschwindigkeit, die der Lokführer den Zug halten muss, 94,55 km/h.