Wichtige Größen zur Beschreibung der Bewegung von Körpern sind der Ort und der Weg, den ein Körper zurücklegt. Beide Größen sind eng miteinander verbunden, sind aber nicht identisch, wie nachfolgend erläutert wird.
Die physikalische Größe
Ort
Ob sich ein Körper bewegt oder ob er in Ruhe ist, hängt von
dem Bezugssystem ab, das man den Betrachtungen zugrunde legt. Will man
den Ort eines Körpers angeben, so benötigt man ebenfalls ein
Bezugssystem.
Die Lage, die ein Körper in einem Bezugssystem
zu einem bestimmten Zeitpunkt hat, wird als sein Ort bezeichnet.
Formelzeichen: x
Einheit:
ein Meter (1 m)
Die obige Festlegung ist deshalb zweckmäßig, weil man sich
in der Kinematik zumeist auf die Bewegung in einer Raumrichtung beschränkt
und dazu die x-Richtung auswählt. Damit
ergibt sich der Ort als x-Koordinate in einem x-t-Diagramm. Zu seiner
Beschreibung gibt es zwei Möglichkeiten (Bild 1):
a) In einem x-t-Diagramm ist der Ort x
zu einem bestimmten Zeitpunkt t gleich der
entsprechenden x-Koordinate (Bild 1a).
b) Die Lage eines Körpers lässt sich mithilfe eines Ortsvektors
beschreiben, so wie das in Bild 1b dargestellt ist. Dann ist der Ort zu
einem bestimmten Zeitpunkt durch die Einheitsvektoren in den Achsenrichtungen
und die Koordinaten bestimmt.
Bei manchen Bewegungen, beispielsweise bei Würfen, ist es auch sinnvoll, die Bewegung nicht nur in einer Raumrichtung, sondern in einer Ebene zu betrachten. Dann wird der Ort durch die Koordinaten x und y zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmt.
Die Ortsveränderung
lässt sich ebenfalls entweder in einem Ort-Zeit-Diagramm mithilfe
der Koordinaten oder mithilfe der Ortsvektoren beschreiben, so wie das
in Bild 2 dargestellt ist. Diese Ortsveränderung muss nicht identisch
mit dem Weg sein, der zwischen den betreffenden Punkten zurückgelegt
wurde. Es gibt übrigens auch im täglichen Leben viele Beispiele,
bei denen ein Körper in einem Zeitraum einen beträchtlichen
Weg zurücklegt, sich aber schließlich zu irgendeinem Zeitpunkt
wieder am Ausgangsort befindet. Man denke nur an die eigene Bewegung,
z.B. von der Wohnung in die Schule und von dort zurück zur Wohnung.
Bei Fahrzeugen lässt sich heute der Ort mithilfe eines Navigationssystems
(GPS) bis auf wenige Meter genau bestimmen.
Zu diesem Thema sind ausführliche Informationen in einem gesonderten
Beitrag auf der CD enthalten.
Die physikalische Größe
Weg
Körper bewegen sich längs einer bestimmten Bahn
und legen dabei einen Weg zurück. Der Weg zwischen zwei Punkten A
und B kann dabei je nach der Bahn unterschiedlich sein (Bild 2).
Der Weg gibt an, wie groß die Entfernung
zwischen zwei Punkten längs der Bahn bei einer Bewegung ist.
Formelzeichen: s
Einheit: ein
Meter (1 m)
Die Einheit Meter ist eine Basiseinheit
des Internationalen Einheitensystems (SI). Ein Meter
ist die Länge der Strecke, die Licht im Vakuum während der Dauer
von 1/299.792.458 Sekunden durchläuft.
Messen des Weges oder der Länge
Wege oder Längen können mit verschiedenen Messgeräten gemessen
werden, z. B. mit Linealen oder Messschiebern (Bild 4). Dabei ist
zu beachten, dass jedes dieser Messgeräte eine Fertigungstoleranz
hat und bei Messungen auch noch Messfehler hinzukommen. Beide addieren
sich zum Größtfehler bei der Messung.
Bei Fahrzeugen wird der Weg mit Kilometerzählern
oder beim Fahrrad auch mit Fahrradcomputern
gemessen (Bild 5). Die Genauigkeit der Weg- oder Längenmessung hängt
im Wesentlichen von dem verwendeten Messgerät ab. Während man
mit einem handelsüblichen Lineal auf Millimeter genau messen und
einen halben Millimeter schätzen kann, ist die Wegmessung bei Kilometerzählern
in Fahrzeugen meist nur auf 100 m genau möglich.
Der Weg, der von einem Körper zurückgelegt wird, kann in einem
Weg-Zeit-Diagramm dargestellt werden.
Dabei ist zu beachten: Definiert man Ort und Weg so, wie oben geschehen,
so ergeben sich daraus Konsequenzen für die entsprechenden Diagramme:
Der Graph in einem Ort-Zeit-Diagramm kann beliebig verlaufen, auch in
Form einer fallenden oder einer kreisförmigen Kurve. In einem Weg-Zeit-Diagramm
muss der Graph einen positiven Anstieg oder den Anstieg null haben, denn
auch wenn z.B. ein Fahrzeug zu seinem Ausgangspunkt zurückkehrt,
vergrößert sich der von ihm zurückgelegte Weg.
Beachte: In manchen Materialien wird
nicht zwischen Ort und Weg differenziert, sondern mit s
manchmal der Ort und manchmal der Weg bezeichnet. Das ist möglich,
führt aber mitunter zu Missverständnissen.