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Textversion des Videos

Transkript Darstellung von Bewegungen Teil II: Erstellen von s-t- und v-t-Diagrammen

Guten Tag und herzlich willkommen zum 2. Teil des Videos "Darstellung von Bewegungen". Im 1. Abschnitt dieser Lerneinheit habt ihr gelernt, was Weg-Zeit- und Geschwindigkeits-Zeit-Diagramme aussagen und wie ihr mit ihnen umgeht. Dieser Teil soll sich in erster Linie mit dem Erstellen von s-t- und v-t-Diagrammen beschäftigen. Am Ende des Videos könnt ihr dann eigenständig Bewegung in Koordinatensysteme übertragen und so viele Informationen anschaulich darstellen. 

Wir betrachten hierzu einen bestimmten Bewegungsablauf, nämlich ein Tag in Toms Leben. Diesen analysieren wir folgend und erstellen ein Weg-Zeit-Diagramm. Dann rechnen wir die nötigen Geschwindigkeiten der Bewegungen aus und werden diese in ein Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm eintragen. Am Ende liegt uns dann eine anschauliche Darstellung mit sämtlichen Informationen vor.  Versuchen wir also folgende Bewegungen mit Diagrammen zu beschreiben. Der 1. Schritt ist natürlich das Notieren aller wichtiger Informationen. Also, Tom ist 13 und geht in die 7. Klasse. Jeden Tag fährt er früh morgens mit dem Fahrrad zur Schule. Für die 2000m Schulweg braucht er dabei durchschnittlich 10min. Denn er fährt zwar eher langsam, dafür aber mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit. Heute muss er zum Glück nur an einer kurzen Informationsveranstaltung teilnehmen. Es geht um das neue Cafeteriaprogramm. Diese Veranstaltung soll 20min dauern. Danach darf er wieder nach Hause fahren. Doch auf dem halben Nachhauseweg bleibt er stehen, denn er kommt genau bei Simon vorbei. Die beiden spielen noch 15min lang Karten. Da er anschließend etwas spät dran ist, beeilt er sich und fährt die restlichen 1000m des Nachhausewegs in nur 2min, bevor sein Weg zu Hause dann schließlich wieder endet. Tom legt an diesem Tag eine sehr große Strecke zurück. Er fährt hin und her und macht dabei immer wieder Pausen.  Wir beginnen am besten mit der Erstellung eines Weg-Zeit-Diagrammes. Als Bezugspunkt wollen wir Toms Zuhause verwenden. Auf der Wegachse tragen wir also den Abstand hierher auf. Dort beginnt seine Reise. Der 1. Punkt ist also wieder einmal der Koordinatenursprung. Nun entfernt er sich von seinem Zuhause und fährt zur Schule. Nach 10min ist er 2000m weiter weg an seiner Schule angekommen. Wie gesagt soll er dabei mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit fahren. Wie wir gelernt haben, handelt es sich also um eine gleichförmige Bewegung. Diese erzeugt im Weg-Zeit-Diagramm eine lineare Funktion. Wir können also 2 eingetragene Punkte durch eine Gerade verbinden. Die nächsten 20min verbringt er mit Zuhören auf der Informationsveranstaltung. Hierbei bewegt er sich nicht. Es entsteht also eine waagerechte Gerade, die 20min auf der Zeitachse entspricht. Als Nächstes fährt er wieder in Richtung Zuhause. Allerdings kommt er dort nicht an, sondern macht erst einen Zwischenstopp bei Simon. Da dieser auf dem halben Weg liegen soll, ist er nun 1000m von zu Hause entfernt. Er benötigt natürlich für diesen Weg auch nur die halbe Zeit, also 5min. Bei Simon angekommen spielt er 15min lang Karten, ändert dabei also seine Position erneut nicht. Es ergibt sich wieder eine waagerechte Gerade. Da er sich auf seinem Nachhauseweg anschließend sehr beeilen muss, ist diese Gerade steiler als die vorherige. Ankommen tut er also bei einer Entfernung von 0, und zwar 2min später. Nachdem wir diese Gerade eingezeichnet haben, ist Toms Tag in einem Weg-Zeit-Diagramm festgehalten.  Versuchen wir nun das zugehörige Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm zu erstellen. Als Zeiteinheiten benutzen wir für die Zeitachse min und für die Geschwindigkeitsachse m/min. Diese Einheiten entsprechen am besten den im Text vorkommenden Größen. Um eine Geschwindigkeit zu berechnen, verwenden wir die bekannte Formel v=s/t. Auf seinem Weg zur Schule legt Tom 2000m in 10min zurück. Seine Geschwindigkeit beträgt also 200m/min und das 10min lang. Da es sich wie erwähnt um eine gleichförmige Bewegung handelt, entsteht hier eine Konstante, also eine Parallele zur Zeitachse. Nachdem er sich nun 10min lang mit 200m/min bewegt hat, steht er nun für 20min. Er ist auf der Informationsveranstaltung und bewegt sich nicht. Seine Geschwindigkeit ist 0. Anschließend fährt er erneut mit 200m/min in Richtung Zuhause. Um anzudeuten, dass Tom sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt, schreibt man ihm eine negative Geschwindigkeit zu. Sie beträgt also -200m/min. Außerdem fährt er dieses Mal nur 5min lang. Gerade die halbe Zeit für den halben Weg. Angekommen bleibt er wieder mal für 15min unbewegt, da er Karten spielt. Die letzte Etappe absolviert Tom mit einer sehr hohen Geschwindigkeit. Er legt die restlichen 1000m in 2min zurück. Das entspricht -500m/min, um wieder die entgegengesetzte Richtung zu berücksichtigen. Diese Geschwindigkeit behält er für ganze 2min inne, bevor das Diagramm endet.  Betrachten und vergleichen wir die Resultate, so erkennen wir in beiden Diagrammen eine starke Unterteilung in Abschnitte. Jede unterschiedliche Bewegung erzeugt einen anderen charakteristischen Verlauf in beiden Diagrammen. Es ist sogar erkennbar, in welche Richtung Tom gerade fährt, also on nach Hause oder von dort weg. Wir haben es geschafft, fast den ganzen langen Text von Toms Tag in 2 übersichtliche Diagramme zu übertragen. Hier kann man nun jederzeit die benötigten Informationen wieder auslesen, um seine Bewegung zu rekonstruieren. Genau das ist das Thema des nächsten Teils dieser Lerneinheit.  Ich wünsche euch noch einen schönen Tag und viel Spaß mit eurem neuen Wissen. Euer Philip Physik.

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3 Kommentare
  1. Default

    Super erklärt. Danke

    Von Mail 60, vor fast 3 Jahren
  2. Nikolai

    @Clara L.: Das Minus kommt daher das Tom sich in die umgekehrte Richtung bewegt. Hat man dem Weg zur Schule ein positives Vorzeichen zugewiesen so muss der Rückweg mit einem negativen Vorzeichen gekennzeichnet werden. Es handelt sich ja um eine Bewegung in die entgegengesetze Richtung. Die 200m/min errechnen sich aus der angegebenen Strecke und der dafür benötigten Zeit.

    Von Nikolai P., vor mehr als 3 Jahren
  3. Default

    Warum ist bei dem v-t diagramm bei Toms Halben Nachhauseweg -200m/min?

    Von Clara L., vor mehr als 3 Jahren