Themenfeld 3: Bewegung zu Wasser, zu Lande und in der Luft

Wesentliche Fachwissenschaftliche Grundlagen aus der Sicht der Physik Bewegung Geschwindigkeit, Geschwindigkeitsänderung Zeitmessung, Festlegung der Grundgröße Zeit Längenmessung, Festlegung der Grundgröße Länge Bewegung zu Lande Bewegung in der Luft Auftrieb, Bewegung im Wasser, Auftrieb

Kinematik (gr.) Bewegung Frage: Was ist Bewegung? Was muss man angeben, um zu behaupten, dass sich ein Körper bewegt? Bewegung: Ein Körper ist in Bewegung, wenn er seine Lage gegenüber einem Bezugssystem verändert (Veränderung des Ortes mit der Zeit). Jede Bewegung ist somit relativ und kann nur über ein Bezugssystem angegeben werden. Ruhe: Ein Körper ist in Ruhe, wenn er seine Lage gegenüber einem Bezugssystem nicht ändert. Hinweis: Das Bezugssystem ist frei wählbar, meist die Erdoberfläche. „Ruhe und Bewegung sind relative Begriffe!“ Newton

Basisgröße Länge: Historischer Rückblick: Im alten Ägypten: Stadion (180 m), Körpermaße : Elle und Fuß Römer: Meile England: Yard (Abstand Nasenspitze Daumen), Inch (Daumenbreite), Zoll Franz. Revolution (1789: Einführung von Maßen, die unabhängig von Königen und Herrschern sein sollen. Einführung der Einheit der Länge würde das Meter festgelegt. Das Meter war ursprünglich festgelegt als der 10 000 000ste Teil des vom Pol bis zu Äquator Erdmeridianquadranten N – Ä Meridian muss durch Paris gehen Urmeter ist in Paris aufbewahrt Heutige Meterdefinition über die Lichtgeschwindigkeit

Messen mit der Einheit Meter

Die Basisgröße Zeit Grundlage für die Zeitmessung (histor.) ist die Bewegung der Erde um ihre eigene Achse. a) Sterntag: Zeit einer Umdrehung der Erde um ihre eigene Achse (360°) im Raum. Gemessen wird der Meridiandurchgang ein und desselben Fissterns (Kulmination) Mittlere Sterntag: 23 h, 56, s 4,091 s b) Sonnentag: Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Höchststände der Sonne: 24 h, 3 min, 56 s Eine Sekunde ist der 86400 Teil de mittleren Sonnentages. Problem: Zeit für die Erdrotation ist nicht konstant Ursache: - Gezeitenbremsung - Massenverlagerung im Erdinnern, - Jahreszeitliche Schwankungen durch Luftmassen- verlagerungen Offizielle Zeit soll sich nach d. Stand der Sonne richten ( Terrestrische Zeit) Internationale Atomzeit: Eine Sekunde ist immer gleich! (UTC: Coordinated universal time) UT1 Universalzeit, die an der tatsächlichen Erdrotation gekoppelt ist. UT1 – UTC 0,9 s, dann Schaltsekunde.

Bewegungsarten der Translation v = konst. v = konst. Geradlinig gleichförmige Bewegung Gleichmäßig beschleunigte Beweg. Beispiele: Beispiel: Rolltreppe - frei fallende Kugel Weltraumstation - anfahrendes Auto fließendes Wasser

Bewegung zu Lande: Die geradlinig gleichförmige Bewegung ( v = konst.) Eine Bewegung heißt gleichförmig, wenn ein Köper in gleichen Zeitintervallen gleiche Wegstrecken zurücklegt • • • • • • • • 1s 1s 1s Eigenschaften: s in m t in s 4 2 8 12 6 16 t

Durchschnittsgeschwindigkeit: Geschwindigkeit ist eine physikalische Größe, die den Bewegungszustand eines Körpers kennzeichnet. Sie gibt an, wie schnell oder Langsam sich ein Körper bewegt. Die Geschwindigkeit ist ein vektorielle Größe Formelzeichen: Einheiten: ein Meter je Sekunde ein Kilometer je Stunde Gleichung: Durchschnittsgeschwindigkeit: Physikalische Größe, die den Mittelwert der Geschwin-digkeiten eine Körpers in einem Zeitintervall angibt

Bewegung im Wasser: Statischer Auftrieb Erscheinung beim Eintauchen von Körpern in Flüssigkeiten oder Gase. Er kommt durch die Auftriebskraft zustande, die auf den vollständig oder teilweise eingetauchten Körper wirkt.

Auftriebskraft wirkt in Flüssigkeiten und Gasen ist der Gewichtskraft entgegengerichtet, es wirken verschiedene Drücke - Seitendrücke heben sich in jeder Höhe paarweise auf, - es stellen sich Unterschiede im Schwere- druck an der Ober- und an der Unterseite es Körpers ein - bei Gleichheit der Fläche wirken unterschiedliche Kräfte - Die resultierende Kraft ist nach obengerichtet, der Körper erfährt einen Auftrieb.

Der Auftrieb eines Körpers in einer Flüssigkeit ist gleich der Gewichtskraft der von ihm verdrängten Flüssigkeitsmenge

Bewegung in der Luft (Statische Auftrieb) Der Traum vom Fliegen Sage von Dädalus und Ikarus (gr. Sage) Sage über Alexander dem Großen (356 – 313 v.u.Z) Hungrige Adler und Tragkorb Leonardo da Vinci: Erstes Studium des Vogelfluges Graf Launa di Terzi (Jesuitenparter): Luftboot Gebrüder Jacques – Josef Etienne Montgolfiere (1783) Fluggleiter von Otto von Lilienthal: Anklam 1891 Luftschiff des Grafen Zeppelin: 3.7.1900 (Bodensee) Erster Motorflug der Gebrüder Wright: Amerika, 1903, Nordkarolina Weltraumflug

Zur Geschichte des Ballonflugs Gebrüder Montgolfiere: Beobachtung am Kaminfeuer - Einfangen von Feuergasen - Bau eines Seidensacks, stieg bis zur Zimmerdecke (23.11.1782) - Bau eines Seidenballons (20 – 300 m Höhe) - Bau eines Ballons: O: 33 m, 2000 m Höhe - Erster Ballonflug mit mitfliegender Feuer- stelle (21.11.1783) Franzose CESAR-CHARLES: erste Wasser- stoffballon, sehr explosiv) Franzose BLANCHARD überquert den Kanal Erster Ballon mit Stadtgas 1821 Erste Überquerung des Atlantik (London – New-York Einsatz von Ballonfliegern im Deutsch-Franz. Krieg Weltrekorde im Ballonflug bis 11 000 m Höhe, Höhenkrankheit nach dem 1. Weltkrieg wird Ballonfliegen zum Sport

Bewegung in der Luft: Dynamische Auftrieb

Übung Vorschläge zur Aufnahme von Bewegungsdiagrammen (Schülerexperimente)