Bewegungen von
Körpern unterscheiden sich nicht nur nach der Art der Bewegung längs
einer Bahn, sondern auch nach der Form dieser Bahn. Man spricht von der
Bewegungsart und von der Bahnform.
Jedem Körper kann, wenn er sich bewegt, eine solche Bewegungsart und
eine Bahnform zugeordnet werden.
Für die Einteilung der Bewegungen gibt es unterschiedliche Möglichkeiten,
wobei zu beachten ist, dass die in der Physik üblichen Bezeichnungen
historisch gewachsen sind und manchmal auch zu Missverständnissen führen.
Bewegungsarten von Körpern
Körper können sich längs ihrer Bahn mit einer konstanten
Geschwindigkeit oder mit einer veränderlichen Geschwindigkeit bewegen.
Danach kann man unterscheiden zwischen
- unbeschleunigten Bewegungen
und
- beschleunigten Bewegungen
Unbeschleunigte
Bewegung: Der Körper bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit,
d. h. Betrag und Richtung der Geschwindigkeit sind konstant. Eine solche
unbeschleunigte Bewegung führt z. B. ein Auto aus, das auf einer
geraden Strecke mit einer bestimmten Geschwindigkeit fährt (Bild
1).
Beschleunigte Bewegung:
Der Körper bewegt sich mit veränderlicher Geschwindigkeit, d.
h. Betrag oder Richtung der Geschwindigkeit oder beides sind nicht konstant.
So verändert z. B. eine anfahrende Straßenbahn den Betrag der
Geschwindigkeit. Sie wird schneller und führt damit eine beschleunigte
Bewegung aus.
Bei einer Kurvenfahrt mit konstantem Betrag der Geschwindigkeit ändert
sich die Richtung der Geschwindigkeit. Auch in diesem Fall bewegt sich
der betreffende Körper beschleunigt.
Vergrößert sich bei einer geradlinigen Bewegung der Betrag
der Geschwindigkeit, so spricht man von einer beschleunigten
Bewegung oder von einer Bewegung mit positiver Beschleunigung.
Typische Beispiele dafür sind Anfahrvorgänge von Fahrzeugen.
Verkleinert sich dagegen der Betrag der Geschwindigkeit, so spricht man
manchmal von einer verzögerten Bewegung oder von einer Bewegung mit
negativer Beschleunigung oder mit einer Verzögerung. Typische Beispiele
dafür sind Bremsvorgänge bei Fahrzeugen.
Der historisch eingeführte Begriff gleichförmige
Kreisbewegung meint eine Bewegung eines Körpers auf einer Kreisbahn
mit konstantem Betrag der Geschwindigkeit. In diesem Falle ändert
aber die Geschwindigkeit ständig ihre Richtung (Bild 2). Eine
gleichförmige Kreisbewegung ist somit stets eine beschleunigte Bewegung,
wobei diese Beschleunigung, die Radialbeschleunigung,
konstant ist und in Richtung des Mittelpunktes der Kreisbewegung zeigt.
Nach dem Betrag der Beschleunigung können beschleunigte Bewegungen
noch einmal in gleichmäßig beschleunigte und ungleichmäßig
beschleunigte Bewegungen unterteilt werden. Eine gleichmäßig
beschleunigte Bewegung liegt vor, wenn der Betrag der Beschleunigung
konstant ist. Beispiele für solche gleichmäßig beschleunigten
Bewegungen sind der freie Fall eines Steines, eine Kreisbewegung mit konstantem
Betrag der Geschwindigkeit oder das Anfahren eines Fahrzeuges mit konstanter
Beschleunigung auf einer geraden Strecke.
Eine ungleichmäßig
beschleunigte Bewegung liegt vor, wenn die Beschleunigung nicht konstant
ist. Verändern können sich der Betrag oder die Richtung der
Beschleunigung oder beides. Ein anfahrendes Auto bewegt sich zumindest
beim Wechsel des Ganges ungleichmäßig beschleunigt.
Nachfolgend sind die verschiedenen Arten von Bewegungen in einer Übersicht dargestellt.
Bahnformen bei der Bewegung von Körpern
Die Orte, die ein Körper bei seiner Bewegung nacheinander durchlaufen
hat, nennt man die Bahn oder auch
die Bahnkurve des Körpers.
Bei manchen Bewegungen kann man die Bahn eines Körpers auch im Nachhinein
noch gut erkennen. Schlittschuhe und Ski hinterlassen im Eis bzw. im Schnee
Spuren, die die Bahnen der Läufer nachzeichnen. Auch im Sand kann
man anhand der Spuren die Bahnen von Fahrzeugen, Menschen oder Tieren
erkennen. Kondensstreifen am Himmel zeigen die Bahn von Flugzeugen (Bild
3), Wasserstreifen an Fensterscheiben zeigen die von Regentropfen. Häufig
kann man die Bahn eines Körpers, z. B. eines Satelliten, nur durch
aufwändige Messungen und Berechnungen ermitteln.
Bewegungen kann man nach der Form ihrer Bahn (Bahnform) einteilen. Meist unterscheidet man
Bei einer geradlinigen Bewegung bewegt sich ein Körper auf einer
geraden Bahn. Das ist z. B. bei einem Zug der Fall, der eine gerade Strecke
entlangfährt (Bild 4).
Bei einer krummlinigen Bewegung bewegt sich der Körper auf einer
beliebigen krummlinigen Bahn. Das ist z. B. bei einem Fußballspieler
häufig der Fall (Bild 5).
Eine spezielle krummlinige Bewegung ist die Kreisbewegung,
bei der sich ein Körper auf einer kreisförmigen Bahn (Kreisbahn)
bewegt. Ein Beispiel dafür sind die Gondeln eines Riesenrades (Bild
4). Von der Kreisbewegung zu unterscheiden ist die Drehbewegung
eines Körpers um eine Achse. So führt z. B. beim Riesenrad jede
Gondel und die Personen in ihr eine Kreisbewegung aus. Das Riesenrad als
Ganzes dreht sich um eine Achse und führt somit eine Drehbewegung
aus.
Nachfolgend sind die verschiedenen Bahnformen in einer Übersicht dargestellt.
Zur vollständigen Charakterisierung einer Bewegung muss man sowohl die Bewegungsart als auch die Bahnform angeben, bezeichnet dann also beispielsweise eine Bewegung als
- gleichförmige geradlinige Bewegung,
- gleichförmige Kreisbewegung,
- gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung,
- gleichmäßig beschleunigte Kreisbewegung usw.