Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsvektoren

Aktivitätsübersicht

Wenn die Schüler einfache Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsvektoren beherrschen (bei denen sie sich in die gleiche Richtung bewegen), fordern Sie sie mit Situationen heraus, in denen die Vektoren nicht in die gleiche Richtung weisen. Studenten finden dieses Konzept oft herausfordernd, aber es muss nicht so sein. In dieser Übung erstellen die Schüler Vektordiagramme, die die Beschleunigung und Geschwindigkeit in verschiedenen Situationen veranschaulichen. Die folgenden vorgeschlagenen Szenarien sind in den Aktivitätsanweisungen enthalten. Sie können den Schülern jedoch mehrere zusätzliche Szenarien zur Veranschaulichung präsentieren, z. B. ein um eine Ecke fahrendes Auto oder eine Kanonenkugel, die aus einer Kanone abgefeuert wird.

Raumschiff im Orbit

Das Raumschiff bewegt sich auf einer Kreisbahn um die Erde. Sein Geschwindigkeitsvektor ändert sich ständig, auch wenn seine Geschwindigkeit konstant ist. Der Pfeil für den Beschleunigungsvektor zeigt zum Erdmittelpunkt, genauso wie die Kraft aufgrund der Schwerkraft wirken würde.

Auto langsamer

Der Geschwindigkeitspfeil ändert sich, wenn das Auto langsamer wird. Die Pfeilrichtung bleibt in Fahrtrichtung konstant. Die Größe des Geschwindigkeitspfeils nimmt ab, je langsamer das Auto wird. Der Beschleunigungspfeil wirkt entgegengesetzt zum Geschwindigkeitspfeil. Dies wird als negative Beschleunigung oder Verzögerung bezeichnet.

Ball in die Luft geworfen

Der Geschwindigkeitsvektor zeigt in Fahrtrichtung und ändert sich, wenn der Ball seinem Weg folgt. Der Beschleunigungsvektorpfeil bleibt konstant, während sich der Ball in der Luft befindet. Der Pfeil zeigt direkt nach unten zur Erde.