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Diesen aiMOOC als Battle spielen: Deutsch, Klasse 9-10, G-Niveau

Beschleunigte Bewegung

Einleitung

Bei einer beschleunigten Bewegung ändert sich die Geschwindigkeit oder die Bewegungsrichtung. Ein Auto wird schneller, ein Fahrrad bremst oder ein Ball fällt zu Boden.

Beschleunigung

Die Beschleunigung gibt an, wie stark sich die Geschwindigkeit in einer bestimmten Zeit ändert.

a = \frac{Δ v}{Δ t}

Die Einheit ist $m / s^{2}$ . Eine Beschleunigung von $2 m / s^{2}$ bedeutet: Die Geschwindigkeit nimmt in jeder Sekunde um $2 m / s$ zu.

Gleichmäßig beschleunigte Bewegung

Bei einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung bleibt die Beschleunigung konstant. Die Geschwindigkeit wächst in gleichen Zeiten um den gleichen Betrag.

v = v_{0} + a \cdot t

Startet ein Körper aus der Ruhe, gilt:

v = a \cdot t

Für den zurückgelegten Weg gilt dann:

s = \frac{1}{2} a \cdot t^{2}

Bewegungsdiagramme

s-t-Diagramm: Bei gleichmäßiger Beschleunigung entsteht eine Kurve.
v-t-Diagramm: Es entsteht eine ansteigende Gerade.
a-t-Diagramm: Es entsteht eine waagerechte Linie.

Im v-t-Diagramm zeigt die Steigung die Beschleunigung.

Bremsen und Richtungsänderung

Beim Bremsen wird die Geschwindigkeit kleiner. Die Beschleunigung zeigt dann entgegen der Bewegungsrichtung und wird häufig negativ angegeben.

Auch eine Richtungsänderung ist eine Beschleunigung. Deshalb ist zum Beispiel eine Kreisbewegung beschleunigt, selbst wenn der Betrag der Geschwindigkeit gleich bleibt.

Freier Fall

Beim freien Fall wirkt nahe der Erdoberfläche die Erdbeschleunigung.

g \approx 9,81 m / s^{2}

Ohne Luftwiderstand nimmt die Geschwindigkeit eines fallenden Körpers in jeder Sekunde um ungefähr $9,81 m / s$ zu.

Beispiel aus dem Alltag

Ein Flugzeug beschleunigt auf der Startbahn. Seine Geschwindigkeit wird größer, bis es abheben kann.

Datei:Britten-Norman, Startlauf, Weg-Zeit-Daten.webm

Lernbereiche

Mechanik: Bewegungen beschreiben und vergleichen.
Kinematik: Weg, Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung untersuchen.
Diagramme in der Physik: s-t-, v-t- und a-t-Diagramme lesen.
Freier Fall: Die Wirkung der Erdbeschleunigung verstehen.
Verkehrsphysik: Anfahren, Bremsen und Bremsweg erklären.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was beschreibt die Beschleunigung? (Die Änderung der Geschwindigkeit pro Zeit) (!Den gesamten zurückgelegten Weg) (!Die Masse eines Körpers) (!Die Dauer einer Pause)

Welche Einheit hat die Beschleunigung? (m pro s Quadrat) (!Meter) (!Sekunde) (!Kilogramm)

Welche Formel beschreibt die Beschleunigung? (a gleich Änderung von v geteilt durch Änderung von t) (!a gleich s mal t) (!a gleich m geteilt durch v) (!a gleich t geteilt durch s)

Was bleibt bei einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung konstant? (Die Beschleunigung) (!Die Geschwindigkeit) (!Der Weg) (!Die Zeit)

Wie sieht das v-t-Diagramm bei konstanter positiver Beschleunigung aus? (Als ansteigende Gerade) (!Als waagerechte Gerade) (!Als Kreis) (!Als senkrechte Gerade)

Wie sieht das s-t-Diagramm bei gleichmäßiger Beschleunigung aus der Ruhe aus? (Als nach oben gekrümmte Kurve) (!Als waagerechte Linie) (!Als fallende Gerade) (!Als Kreislinie)

Was geschieht beim Bremsen? (Die Geschwindigkeit wird kleiner) (!Die Masse wird kleiner) (!Die Zeit bleibt stehen) (!Der Weg wird sofort null)

Wie groß ist die Erdbeschleunigung ungefähr? (9 Komma 81 Meter pro Sekunde zum Quadrat) (!1 Meter pro Sekunde) (!100 Meter) (!0 Komma 1 Kilogramm)

Wann liegt ebenfalls eine Beschleunigung vor? (Bei einer Änderung der Bewegungsrichtung) (!Nur bei einer Änderung der Masse) (!Nur im Stillstand) (!Nur bei einer geraden Strecke)

Ein Körper wird in drei Sekunden von zwei auf acht Meter pro Sekunde schneller. Wie groß ist seine Beschleunigung? (2 Meter pro Sekunde zum Quadrat) (!3 Meter pro Sekunde zum Quadrat) (!6 Meter pro Sekunde zum Quadrat) (!10 Meter pro Sekunde zum Quadrat)

Memory

Beschleunigung	Geschwindigkeitsänderung pro Zeit
Meter pro Sekunde zum Quadrat	Einheit der Beschleunigung
v-t-Diagramm	Steigung zeigt die Beschleunigung
s-t-Diagramm	Kurve bei gleichmäßiger Beschleunigung
Bremsvorgang	Geschwindigkeit nimmt ab
Erdbeschleunigung	Freier Fall nahe der Erdoberfläche

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Bedeutung
Beschleunigung	Änderung der Geschwindigkeit pro Zeit
Geschwindigkeit	Zurückgelegter Weg pro Zeit
Bremsen	Geschwindigkeit wird kleiner
Freier Fall	Bewegung nur unter Wirkung der Schwerkraft
Steigung	Maß für die Beschleunigung im v-t-Diagramm

Kreuzworträtsel

Beschleunigung	Wie heißt die Änderung der Geschwindigkeit pro Zeit?
Geschwindigkeit	Welche Größe gibt an, wie schnell sich ein Körper bewegt?
Sekunde	Welche Zeiteinheit wird in der Formel verwendet?
Steigung	Was zeigt im v-t-Diagramm die Beschleunigung?
Bremsung	Wie nennt man eine Bewegung, bei der die Geschwindigkeit kleiner wird?
Freifall	Wie heißt die Bewegung nur unter dem Einfluss der Schwerkraft?

LearningApps

Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Beispiele für Beschleunigung: Finde drei Beispiele aus Deinem Alltag und beschreibe sie in je einem Satz.
Bewegungsbilder: Zeichne ein Fahrrad beim Anfahren, beim gleichförmigen Fahren und beim Bremsen.
Begriffe erklären: Erkläre die Wörter Geschwindigkeit und Beschleunigung mit eigenen Worten.
Mini-Video: Filme einen rollenden Ball und markiere eine Stelle, an der er schneller oder langsamer wird.

Standard

Spielzeugauto-Experiment: Lass ein Spielzeugauto eine Rampe hinunterrollen und miss für mehrere Zeitpunkte den Weg.
Messwerttabelle: Erstelle aus Deinem Versuch eine Tabelle mit Zeit, Weg und Geschwindigkeit.
Diagramm zeichnen: Zeichne zu Deinen Messwerten ein s-t-Diagramm oder ein v-t-Diagramm.
Bremsweg untersuchen: Vergleiche den Bremsweg eines Spielzeugautos auf glattem und rauem Untergrund.

Schwer

Beschleunigung berechnen: Plane ein Beispiel, bei dem sich eine Geschwindigkeit ändert, und berechne die mittlere Beschleunigung.
Diagramme vergleichen: Erstelle drei passende Diagramme für Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung.
Freier Fall analysieren: Erkläre, warum ein Blatt Papier und eine Münze in Luft unterschiedlich fallen, im Vakuum aber gleich beschleunigt werden.
Verkehrssicherheit: Entwickle ein Plakat, das den Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit, Reaktionsweg und Bremsweg erklärt.

Lernkontrolle

Anfahrvorgang analysieren: Ein Bus fährt an einer Haltestelle los. Beschreibe, wie sich seine Geschwindigkeit, seine Beschleunigung und sein zurückgelegter Weg in den ersten Sekunden verändern.
Diagramm deuten: In einem v-t-Diagramm wird die Gerade immer steiler. Erkläre, was das für die Bewegung bedeutet.
Bremsen vergleichen: Zwei Fahrräder fahren gleich schnell. Eines bremst auf trockenem, das andere auf nassem Boden. Erkläre mögliche Unterschiede im Bewegungsverlauf.
Fallbewegung übertragen: Übertrage das Modell des freien Falls auf einen Fallschirmsprung und erkläre, warum die Beschleunigung nicht während des gesamten Sprungs konstant bleibt.
Modell bewerten: Beurteile, wann die Formel für eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung ein gutes Modell für ein echtes Fahrzeug ist und wann nicht.

Lernnachweis

Für Deinen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du:

den Begriff Beschleunigung erklären kannst,
die Einheit $m / s^{2}$ sicher verwendest,
einfache Beschleunigungen berechnen kannst,
s-t-, v-t- und a-t-Diagramme unterscheiden kannst,
Bremsbewegungen und freien Fall verständlich beschreiben kannst,
Messwerte aus einem einfachen Experiment auswerten kannst.

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