Kreisbewegung
Einleitung:
Neben den geradlinigen Bewegungen kommen in unserem Umfeld auch oft Kreisbewegungen vor.
Beispiele:
Kreisel, Waschmaschinentrommel, Karussell, drehender Ball, CD's, Schallplatten, Pirouette, Uhrzeiger, Drehscheibe, Roulette,...
Definition wichtiger größen der Kreisbewegung
Messbar ist z.B. die Umlaufdauer T.
Ein Beispiel: „Wie viele Umdrehungen n schafft der Hühnergott in einer gewissen Zeit?“
Hühnergott (Stein mit einem Loch vom Ostseestrand) am Faden
Ergebnis:
Beobachtet man die Bewegung eines Steins, der an einem Faden hängt, so kann man die Umlaufdauer T und die Frequenz f definieren:
Die Umlaufdauer ist die Zeit, die ein Körper auf einer Kreisbahn für einen vollen Umlauf benötigt.
Die beobachtete Kreisbewegung hat folgende Umlaufdauer:
Die Frequenz der Kreisbewegung ist die Anzahl der Umläufe pro Sekunde.
Im obigen Beispiel ergibt sich für die Frequenz:
Der Hühnergott schafft 1,49 Umdrehungen pro Sekunde.
Geschwindigkeit der Kreisbewegung
Geräte:
Wunderkerze, Faden, Bunsenbrenner
Versuchsaufbau:
Zeichnung fehlt noch!
Versuchsdurchführung:
Die Wunderkerze wird in die Flamme des Bunsenbrenners gehalten bis sie sich entzündet. Anschließend wird sie mithilfe eines Fadens im Kreis gedreht.
Versuchsbeobachtungen:
Brennende Wunderkerze auf einer Kreisbahn, Foto von F. A.
Brennende Wunderkerze auf einer Kreisbahn, Foto von A.S.
Die Funken der Wunderkerze fliegen tangential von der Kreisbahn weg, d.H es sind keine krummen Bahnen der Funken zu beobachten. Außerdem besitzen sie die gleiche Geschwindigkeit, wie die Wunderkerze.
Versuchsauswertung:
Bahngeschwindigkeit
Die Bahngeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit ist eines Körpers auf der Kreisbahn.
Sie ist eine vektorielle Größe (die Länge und die Richtung ist bestimmt).
Für den Betrag der Geschwindigkeit gilt, dass die konstant ist. Die Richtung ändert sich ständig.
Eine Zeichnung dazu fehlt noch!
mit erhält man:
Für eine ganze Runde gilt:
Die Bahngeschwindigkeit für eine ganze Runde lässt sich damit so angeben:
Winkelgeschwindigkeit
Die Winkelgeschwindigkeit ist ... Hier fehlt noch etwas!
Mit der Einheit:
Für eine ganze Runde gilt dann wieder:
Erstellt unter Mitwirkung von Stefan S. 15.1.2015