Kinetik – Klassenarbeiten
Welche Aufgaben gibt es in der Kinetik?
Das Gebiet der Kinetik besteht grundsätzlich aus drei Bereichen, aus welchen du Aufgaben begegnen kannst. Dazu gehören:
- konstante Bewegung
- Beschleunigung
- Kreisbewegung
Während sich bei der konstanten Bewegung die Geschwindigkeit eines Objektes nicht ändert, führt die beschleunigte Bewegung zu einer Änderung der Geschwindigkeit. Bei einer Kreisbewegung kann sowohl einer konstante Geschwindigkeit als auch eine Beschleunigung vorliegen. Wichtig bei diesem Fall ist, dass sich ein Objekt auf einer Kreisbahn zweidimensional bewegt.
Meist bestehen die Übungen aus der Kinetik darin, zu rechnen oder zu zeichnen.
Rechenaufgaben
Bei den Rechenaufgaben in der Kinetik geht es darum, an einem Zeitpunkt die Geschwindigkeit eines Objekts anzugeben. Auch die zurückgelegte Strecke, die benötigte Zeit, die Beschleunigung oder die kinetische Energie sind Größen, welche häufig bestimmt werden sollen. Alle Formeln, die du hierfür brauchst, wirst du im Laufe der Zeit lernen.
Achte wie bei allen Rechnungen in der Physik darauf, korrekte Einheiten zu verwenden. Die Geschwindigkeit kann sowohl in km/h als auch in m/s angegeben werden. Zeit und Strecke sollten dann passenderweise in Kilometer und Stunden oder in Meter und Sekunden umgerechnet werden.
Zeichnen von Diagrammen
Das Zeichnen von sogenannten Weg-Zeit-Diagrammen ist eine beliebte Aufgabe in der Kinetik. Aus ihnen kannst du den Bewegungsablauf eines Objektes entnehmen, also die Zeit, die Strecke und die Geschwindigkeit.
Auf der x-Achse wird dabei immer die Zeit eingetragen, die y-Achse gibt die Strecke an!
Wie erkennt man in Aufgaben die Art der Bewegung?
Eine Rechenaufgabe fordert von dir, eine Geschwindigkeit an einem bestimmten Zeitpunkt zu berechnen. Doch welche Formel ist nun die passende? Vielleicht die Formel für eine beschleunigte Bewegung oder doch diejenige für eine konstante Geschwindigkeit? Um diese Frage beantworten zu können, muss die Art der Bewegung identifiziert werden.
Die Art einer Bewegung lässt sich grundsätzlich nur anhand des Aufgabentexts erkennen. Lies diesen also ganz genau durch!
Achte dabei auf Schlagwörter wie „gleichmäßig“ oder „beschleunigt“. Meistens kannst du anhand dieser ableiten, ob die Geschwindigkeit konstant bleibt oder nicht. Oft hilft es auch, die gegebenen Variablen herauszuschreiben. Ist ein Wert für eine Beschleunigung gegeben?
Setze dich genau mit der Aufgabenstellung und dem Text auseinander, dann wirst du schnell erkennen, um welche Art der Bewegung es sich handelt. Anschließend kannst du dann die korrekte Formel zur Berechnung auswählen.
Mit welchen Einheiten rechnet man in der Kinetik?
Die wichtigsten Größen in der Kinetik und ihre zugehörigen SI-Einheiten sind:
- Geschwindigkeit \(v\) in \(\frac{\text{m}}{\text{s}}\)
- Zeit \(t\) in \(\text{s}\)
- Strecke \(s\) in \( \text{m}\)
- Beschleunigung \(a\) in \( \frac{\text{m}}{\text{s}^2}\)
Eine Besonderheit ist die Einheit der Geschwindigkeit. Sie wird im Alltag häufig statt in Metern pro Sekunde auch in Kilometern pro Stunde angegeben. Ein gutes Beispiel ist der Tachometer in einem Auto. Achte daher auf die korrekte Umrechnung:
\(5\,\frac{\text{m}}{\text{s}}\, \overset{\cdot\,3{,}6}{\underset{: \,3{,}6}{\rightleftharpoons}}\,18\,\frac{\text{km}}{\text{h}}\)
Tipp: Der Zahlenwert bei \(\frac{\text{km}}{\text{h}}\) ist immer der größere.
Wird eine Geschwindigkeit in Kilometern pro Stunde angegeben, müssen auch die Zeit und die Strecke passend umgerechnet werden:
\(1\,\text{s}\,=\,\frac{1}{3600}\,\text{h}\)
\(1\,\text{m}\,=\,0{,}001\,\text{km}\)