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Physik Klasse 9 - 1.3. Die Gleichförmige Kreisbewegung

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Grundlagen

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Versuche

Das Salz in der Suppe der Physik sind die Versuche. Ob grundlegende Demonstrationsexperimente, die du aus dem Unterricht kennst, pfiffige Heimexperimente zum eigenständigen Forschen oder Simulationen von komplexen Experimenten, die in der Schule nicht durchführbar sind - wir bieten dir eine abwechslungsreiche Auswahl zum selbstständigen Auswerten und Weiterdenken an. Mit interaktiven Versuchen kannst du die erste Schritte Richtung Nobelpreis zurücklegen.
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Video mit allen Größen der Kreisbewegung

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Video mit allen Größen der Kreisbewegung

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Wichtige Inhalte in diesem Video

Sitzt du in einem Karussell, drehst du dich ständig im Kreis, fühlst aber wie dein Körper nach außen gedrückt wird. Was es damit auf sich hat und was Kreisbewegungen für eine besondere Bedeutung in der Natur haben, das erfährst du hier.

Schau auf jeden Fall noch das Video zum Artikel an. Darin sind die wichtigsten Punkte für dich noch mal in Wort und Bild aufbereitet.

Inhaltsübersicht

Kreisbewegung einfach erklärt

Unter einer Kreisbewegung kannst du eine Bewegung, deren Bahn auf einem Kreisverläuft, vorstellen. Der Betragihrer Geschwindigkeitsowie ihr Radius sind konstant. Wegen der konstanten Geschwindigkeit, handelt es sich um eine gleichförmige Kreisbewegung. Damit ein Körper auf einer Kreisbahn bleibt, muss dieser ständig in Richtung des Mittelpunktes beschleunigt werden. Durch diese Beschleunigungändert sich also immer die Richtung der Bewegung, sodass der Körper auf der Kreisbahn bleibt. Eine Kreisbewegung ist also auch eine beschleunigte Bewegung.

Was ist eine Kreisbewegung?

Im Gegensatz zur gleichförmigen Bewegung, also der geradlinigen Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit, ändert sich die Bewegungsrichtung und somit die Richtung der Geschwindigkeit auf einer Kreisbahn ständig.

Ein Körper, welcher sich auf einer Kreisbahn bewegt, hat eine Geschwindigkeit. Diese bezeichnest du als Bahngeschwindigkeit. Hat diese Geschwindigkeit einen konstanten Betrag, so handelt es sich um eine gleichförmige Kreisbewegung.

Gleichförmige Kreisbewegung

Bei einer gleichförmigen Kreisbewegung bewegt sich ein Körper auf einer Kreisbahn, auf welcher er in gleich langen Zeitintervallen gleich lange Wege zurücklegt.
Bei dieser Bewegung ist der Betrag der Geschwindigkeit konstant, nicht aber die Richtung der Bewegung.

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Auf der Abbildung siehst du das deutlich. Der rote Ball bewegt sich auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt. Misst du die Geschwindigkeit des Balles an einem Punkt auf der Kreisbahn und später an einem ganz anderen Punkt, siehst du, dass diese immer gleich bleibt. Die Bahngeschwindigkeit ist also konstant.

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Kreisbewegung Größen

Hier siehst du wichtigsten Größen zur Beschreibung einer Kreisbewegung.

Bahngeschwindigkeit : Das ist die Geschwindigkeit, des Körpers auf der Kreisbahn. Bei einer gleichförmigen Kreisbewegung ist sie konstant. Ihre Einheit ist Meter pro Sekunde (m/s).

Umlaufdauer : Das ist die Zeit, welche der Körper für einen Umlauf der Kreisbahn benötigt. Sie hat die Einheit der Sekunde (s)

Radius : Das ist die Entfernung des Körpers zum Mittelpunkt des Kreises. Den Radius gibst du in Metern an (m).

Frequenz : Die Frequenz sagt dir wie viele Umläufe der Körper auf der Kreisbahn pro Sekunde macht. Die Einheit der Frequenz ist Hertz (Hz oder 1/s).

Kreisbewegung Berechnen

Abschließend nutzen wir unser neu gewonnenes Wissen und berechnen damit, wie schnell sich der Mond um die Erde bewegt.

Dazu brauchst du zwei Werte: den Bahnradius , also den Abstand des Mondes zur Erde und die Umlaufdauer , also wie lange der Mond braucht um die Erde zu umrunden.

Der Mond ist im Mittel von der Erde 384.000 km entfernt. Also erhalten wir km.

Eine Umrundung des Mondes dauert 27,3 Tage. Damit erhalten wir also

Diese Werte setzt du nun einfach in deine Formel für die Bahngeschwindigkeit ein:

.

damit weißt du jetzt, dass sich der Mond mit ungefähr 3.680 km/h um die Erde bewegt. Ganz schön schnell!

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Kreisbewegung und Zentripetalkraft

Wie du am Anfang erfahren hast, muss der Körper zum Mittelpunkt des Kreises beschleunigt werden, damit die Bewegung auf der Kreisbahn erhalten bleibt. Das heißt, dass eine ständige Kraft auf diesen Körper wirkt. Diese Kraft bezeichnest du als Zentripetalkraft und entsprechend die Beschleunigung des Körpers zur Mitte als Zentripetalbeschleunigung.

Schau dazu am besten noch unser für dich vorbereitetes Video an. Darin erfährst du alles wichtige zu dieser Kraft.

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Kreisbewegung * Definition, Formel und Beispiel

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Wichtige Inhalte in diesem Video Sitzt du in einem Karussell, drehst du dich ständig im Kreis, fühlst aber wie dein Körper nach außen gedrückt wird. Was es damit auf sich hat und was Kreisbewegungen für eine besondere Bedeutung in der Natur haben, das erfährst du hier.

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Auf diesen Seiten findet ihr viele verschiedene APP zur Simulation

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Auf dieser Fläche können pos. und neg. Ladungen frei plaziert werden und die Feldlinienbilder angezeigt werden.

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Diese Simulation zeigt euch, wie sich die beiden Wellen, welche von zwei gleichphasig schwingenen Quellen kommen, an einem Punkt überlagern.

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Interferenz zweier Kreiswellen mit Zeigern

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Interferenz zweier Kreiswellen (Zwei Quellen) mit Zeigern

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Mit Hilfe dieser Simulation könnt ihr die Kräfte zwischen Ladungen simulieren und euch selber eine Versuchsreihe zur Coulombkraft erstellen.

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Auf dieser Seite können Sie eine kleine Software downloaden, mit der Sie Feldlinienbilder erstellen können. Die Software ist allerdings nicht ganz so flexibel wie die Internetseite oben.

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Dieses Programm berechnet Feldlinienbilder einer geladenen Platte, einer geladenen Kugel und von Kombinationen der beiden Körper.Bei der geladenen Platte, die hier nicht dreidimensional, sondern als zweidimensionaler Querschnitt dargestellt wird, sind 400 Punktladungen gleichmäßig längs einer Linie verteilt.Um eine Feldlinie zu zeichnen, wird die Summe aller Coulombkräfte dieser 400 Punktladungen auf eine positive Probeladung berechnet. Richtung und Betrag dieser Kraft führen den Zeichenstift zu einem neuen Punkt, an dem erneut die Kraft nach dem beschriebenen Verfahren berechnet wird - und so geht es weiter, bis die Feldlinie auf einen anderen Körper trifft oder den Rand des Zeichenblattes erreicht.

Influenzerscheinungen, wie sie bei realen, leitenden Körpern auftreten, werden in der Simulation nicht berücksichtigt.

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Dieses Programm berechnet Feldlinienbilder einer geladenen Platte, einer geladenen Kugel und von Kombinationen der beiden Körper.Bei der geladenen Platte, die hier nicht dreidimensional, sondern als zweidimensionaler Querschnitt dargestellt wird, sind 400 Punktladungen gleichmäßig längs einer Linie verteilt.Um eine Feldlinie zu zeichnen, wird die Summe aller Coulombkräfte dieser 400 Punktladungen auf eine positive Probeladung berechnet.

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Kreisbewegung Teil 1 (Grundbegriffe, Umlaufdauer, Frequenz, Beispiele)

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Leifi - Tipps und Tricks für den Physikunterricht

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Leifi - Tipps und Tricks für den Physikunterricht

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Bekanntlich bezeichnet man die Mathematik oft als „die Sprache der Physik“, da sich die Natur erstaunlich genau mit Hilfe der Mathematik beschreiben lässt. In diesem Themenbereich werden einige mathematische Hilfsmittel wie z.B. das Auswerten von Messreihen oder das Umstellen von Formeln genauer erk…