Bewegungsformen – Translation, Rotation und Oszillation

In der Mechanik ist es Ziel, neben den Kräften in einem System auch die Bewegungen von Körpern zu beschreiben, da die Bewegungen meist auch mit Kräften zu tun haben.
Dazu kann man eine Bewegung unterteilen, wie ein Körper sich durch den Raum bewegt (geradlinig, auf einer Kreisbahn, auf einer schiefen Ebene). Daneben kann der Körper komplizierte Drehbewegungen um sich selbst machen oder einfach nur Schwingen. So kann man die drei Grundtypen, wenn man nur den Körper selbst betrachtet, unterscheiden: Translation (geradlinige Bewegung durch einen Raum), Rotation (Drehbewegung) und Oszillation (Schwingung).

Translation

Eine Translation ist eine Bewegung eines Körpers, bei der sich alle (Masse)punkte des bewegten Körpers in dieselbe Richtung bewegen (parallel zueinander). Ein Körper besitzt in einem Raum drei Freiheitsgrade der Translation (x-,y- und z-Richtung).

Rotation

Eine Rotation eines Körpers ist definiert als die Bewegung eines Punktes oder Körpers um eine Rotationsachse.

Oszillation

Unter Oszillation versteht man generell Schwingungsbewegungen eines Körpers. Da der Begriff aber in vielen anderen Fächern neben Physik verwendet wird, kann der Begriff neben Schwingungsbewegungen eines Körpers mehr Bedeutungen besitzen.
Man unterscheidet dabei

  • gedämpfte und ungedämpfte Schwingungen
  • freie, erzwungene Schwingungen
  • lineare und nichtlineare Schwingungen
  • Schwingungen mit einem oder mehreren Freiheitsgraden

Übersicht der Bewegungsformen:


Bewegungsformen – Translation, Rotation und Oszillation – Testfragen/-aufgaben

1. Was versteht man unter der Bewegungsform Translation?

Eine Translation beschreibt eine Bewegung, bei der alle Punkte eines Körpers die gleiche Strecke in der gleichen Richtung und zur gleichen Zeit zurücklegen. Sie kann geradlinig oder krummlinig sein.

2. Erkläre den Begriff der Rotation anhand eines Beispiels.

Noch eine Art der Bewegung ist die Rotation, oder Drehbewegung. Ein Beispiel hierfür ist ein sich drehendes Karussell in einem Vergnügungspark, wobei sich alle Punkte entlang eines Kreiswegs bewegen und die Rotationsachse fest bleibt.

3. Was ist eine Oszillation?

Eine Oszillation ist eine periodische Bewegung, die immer um einen festen Punkt oder eine feste Achse hin- und herschwingt, wie beispielsweise ein Pendel oder eine Feder.

4. Können Sie den Unterschied zwischen geradliniger und krummliniger Translation erläutern?

Bei einer geradlinigen Translation bewegen sich alle Punkte des Körpers auf geraden Linien. Bei einer krummlinigen Translation folgen die Bewegungen der Punkte hingegen krummlinigen Bahnen.

5. Nennen Sie ein Beispiel für eine Rotation im menschlichen Körper.

Ein Beispiel für eine Rotation im menschlichen Körper ist die Drehung des Arms oder des Kopfes um ihre Achse.

6. Was ist eine periodische Bewegung und was hat das mit Oszillation zu tun?

Eine periodische Bewegung ist eine Bewegung, die nach einer bestimmten Zeit, der Periode, ihren Ausgangszustand wieder erreicht. Bei einer Oszillation handelt es sich um eine solche periodische Bewegung.

7. Wie hängen Geschwindigkeit und Beschleunigung bei einer Translation zusammen?

Bei einer Translation ist die Geschwindigkeit für jeden Punkt des Körpers gleich und die Beschleunigung zeigt in dieselbe Richtung wie die Geschwindigkeit.

8. Wie kann man die Rotationsachse bei einer Rotation bestimmen?

Die Rotationsachse bei einer Rotation ist die geradlinige geometrische Linie, um welche der Körper rotiert.

9. Was versteht man unter dem Gleichgewichtszustand im Zusammenhang mit Oszillation?

Der Gleichgewichtszustand ist die Position, in der das schwingende System ausgeglichen ist und in Ruhe bleibt, falls es nicht gestört wird. Bei einer Oszillation ist der Gleichgewichtszustand die Mittelposition der Schwingung.

10. Warum kann ein Pendel als Beispiel für eine Oszillation dienen?

Ein Pendel ist ein gutes Beispiel für eine Oszillation, weil es um einen festen Punkt schwingt und dabei periodisch seinen Ausgangszustand wieder erreicht.