Gleichförmige Bewegung

Bewegung mit gleichbleibender Geschwindigkeit und ohne Richtungsänderung

Eine gleichförmige Bewegung als Begriff der Physik (auch gleichförmige Translation oder gleichförmige geradlinige Bewegung) ist eine Bewegung mit gleichbleibender Geschwindigkeit und ohne Richtungsänderung.[1] Ist das Bezugssystem, in dem die gleichförmige Bewegung beschrieben wird, ein Inertialsystem, folgt aus dem Trägheitsprinzip, dass auf das bewegte Objekt keine äußere Kraft wirkt.[2][3] Die Möglichkeit, dass der Körper in Ruhe verharrt, kann als gleichförmige Bewegung mit der Geschwindigkeit Null aufgefasst werden.

Weg-Zeit-Diagramm, Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm & Beschleunigung-Zeit-Diagramm der gleichförmigen Bewegung

Da die Geschwindigkeit ein Vektor ist, bedeutet Konstanz der Geschwindigkeit, dass sich weder der Betrag der Geschwindigkeit noch die Bewegungsrichtung ändert. Um die gleichförmige Bewegung besser von der gleichförmigen Kreisbewegung, bei der lediglich der Betrag der Geschwindigkeit konstant ist, unterscheiden zu können, wird sie auch „geradlinige gleichförmige Bewegung“ genannt.[4] Die gleichförmige Bewegung ist somit ein Spezialfall einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung mit der Beschleunigung Null.

Ohne VektordarstellungBearbeiten

Bei einer gleichförmigen Bewegung gilt für die im Zeitraum   zurückgelegte Strecke  : Der Wert von   ist konstant, d. h. in gleichen Zeitintervallen werden gleiche Wegstrecken zurückgelegt. Also gilt: Der Weg ist proportional zur Zeit:  

  wird verwendet, weil man hier keine absolute Zeit einsetzt (z. B.: 4. November 14:00 Uhr), sondern nur die Länge eines Zeitraums bzw. eine Zeitdifferenz, beispielsweise 10 min.

Die während der Zeitdifferenz   zurückgelegte Strecke   lässt sich in diesem Fall berechnen durch  

Vektorielle DarstellungBearbeiten

Vektoriell formuliert gelten folgende Gesetze:[5]

Weg-Zeit-Gesetz:
 
Geschwindigkeits-Zeit-Gesetz:

Die Geschwindigkeit ist die erste Ableitung des Weges nach der Zeit.

  (definitionsgemäß)
Beschleunigungs-Zeit-Gesetz:

Die Beschleunigung ist die zweite Ableitung des Weges nach der Zeit.

 

Dabei bezeichnen:

  = Ortsvektor zur Zeit  
  = (konstante) Geschwindigkeit,
  = Beschleunigung und
  = Zeit.

Bei Anwendung der Gleichungen auf Bewegungen, die nicht den Gesetzmäßigkeiten gleichförmiger Bewegungen entsprechen, wird die Durchschnittsgeschwindigkeit bestimmt.

WeblinksBearbeiten

Wikibooks: Formelsammlung Klassische Mechanik – Lern- und Lehrmaterialien
Wikibooks: Kinematik – Lern- und Lehrmaterialien

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Paul Dobrinski, Gunter Krakau, Anselm Vogel: Physik für Ingenieure. 12. Auflage. Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden 2010, ISBN 978-3-8348-0580-5, S. 23 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 29. Dezember 2016]).
  2. Alfred Böge: Vieweg Handbuch Maschinenbau: Grundlagen und Anwendungen der Maschinenbau-Technik. 18. Auflage. Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden 2007, ISBN 978-3-8348-9092-4, S. B13 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 29. Dezember 2016]).
  3. Günter Simon, Jürgen Zeitler: Physik für Techniker und technische Berufe: mit 170 Beispielen, 316 Aufgaben mit Lösungen und einer Formelsammlung. Fachbuchverl. Leipzig im Carl-Hanser-Verlag, 2007, ISBN 978-3-446-41048-0, S. 69 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 29. Dezember 2016]).
  4. Paul Dobrinski, Gunter Krakau, Anselm Vogel: Physik für Ingenieure. 12. Auflage. Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden 2010, ISBN 978-3-8348-0580-5, S. 36 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 29. Dezember 2016]).
  5. Online-Formelsammlung von Duden-Paetec, abgerufen am 28. Januar 2012.