9.3 Einbeziehung des Kraftgesetzes

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Aus der Voraussetzung der konstanten Krafteinwirkung ergibt sich aus dem 2. newtonschen Gesetz in natürlicher Weise der Begriff der konstanten Beschleunigung. Durch deren Kenntnis können mit Hilfe der Bewegungsfunktionen Vorhersagen getroffen werden. Sicher ist es sinnnvoll, an dieser Stelle die newtonschen Gesetze sowie den Begriff der Beschleunigung zu wiederholen, im Weiteren werden sie gegenüber der Darstellung in der Jahrgangsstufe 7 präzisiert.

Auch bei der Arbeit mit den Bewegungsfunktionen gilt es, als ersten Schritt ein Koordinatensystem und damit auch die Vorzeichen der Größen festzulegen. Die Diskussion der verschiedenen möglichen Kombinationen der Vorzeichen der Geschwindigkeit und der Beschleunigung, die bei der erstmaligen Betrachtung in der Jahrgangsstufe 7 sicher zu anspruchsvoll ist, erfolgt in der Regel an dieser Stelle.

 

Aufgabenbeispiel: Vorzeichen von Geschwindigkeit und Beschleunigung.


Für die Herleitung des Terms x(t) sind drei Vorgehensweisen möglich: Über eine Flächenbetrachtung, über die Verwendung der Durchschnittsgeschwindigkeit oder über eine Energiebilanz.

 

Unterrichtsskizze: Mögliche Vorgehensweisen bei der Erarbeitung des Terms der Zeit-Ort-Funktion bei konstanter Beschleunigung.

 

Betrachtet werden die Fälle ohne und mit Startgeschwindigkeit. Hier ist es von zentraler Bedeutung, dass physikalische Formeln und Gesetze immer an bestimmte Voraussetzungen geknüpft sind (hier: konstante Geschwindigkeit bzw. konstante Beschleunigung).

Im Hinblick auf eine Begründung der Methode der kleinen Schritte in Jahrgangsstufe 10 sollte der allgemeine Fall x(t) = a/2 t2 + v0 t + x0 Erwähnung finden, auch wenn die Ortsfunktion bei den meisten praktischen Beispielen nicht in dieser allgemeinen Form formuliert sein muss.

 

Aufgabenbeispiele zu den Bewegungsfunktionen bei Einwirkung einer konstanten Kraft:

In Vorbereitung.

 

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