Kreisbewegung
Fachbezug
Rotation, Translation, Geschwindigkeitsvektor, Kraftvektor. Winkelgeschwindigkeit.
Aufgabe
Wie bewegt sich ein "kreisender Punkt"? - Bei der Rotation soll zunächst der Abstand vom Drehpunkt (der Radius r) konstant bleiben. Bei gleichbleibender Rotationsgeschwindigkeit ändert sich dann der Betrag der Geschwindigkeit nicht - aber ihre Richtung ändert sich dauernd! Ursache dafür ist die Zentripetalkraft, die den rotierenden Punkt auf eine Kreisbahn ablenkt....
Die Richtung der Zentripetalkraft und die Richtung der Bahngeschwindigkeit des kreisenden Punktes werden in diesem Beispiel an Hand von Vektoren beschrieben (Tipp).
Die Winkelgeschwindigkeit gibt an, welcher Winkel in einer bestimmten Zeit (zB in 1 s) überstrichen wurde. Sie ist ein Maß dafür, wie "rasch" ein Punkt rotiert.
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Aktivitäten
- Ein roter Punkt bewegt sich gleichförmig auf einem Rad. Beobachte seine Rotation: Neustart.
- Begründe, warum der Betrag der Geschwindigkeit des roten Punktes konstant ist. Gib an, warum die Richtung der Geschwindigkeit nicht konstant ist!
- Klicke hier um den Bahngeschwindigkeitsvektor anzuzeigen. Vergleiche mit obiger Antwort!
- Überlege: In welche Richtung zeigt der Beschleunigungsvektor des Punktes?
- Klicke hier um Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsvektoren zu sehen. In welche Richtung weist der Zentripetalkraftvektor?
- Wie bewegt sich ein zweiter Punkt, der auf dem Rad "weiter innen" liegt? Klicke hier um beide Punkte zu sehen.
- Warum ist die Größe der Geschwindigkeit des grünen Punktes kleiner als die des roten Punktes?
- Haben beide Punkte die gleiche Winkelgeschwindigkeit? Begründe!
- Welche Beschleunigungen wirken auf den roten und auf den grünen Punkt? Klicke hier um alle Vektoren anzuzeigen.
Physlet® - Davidson-College, W.Christian, M.Belloni, P.Krahmer et.al.