Jede Bewegung wird in einem Bezugssystem beschrieben (Nullpunkt, positive Richtung). t-s-, t-v- und t-a-Diagramme zeigen Ort, Geschwindigkeit und Beschleunigung über der Zeit.
Bedeutung (Warum?)
Ohne festgelegtes Bezugssystem sind Vorzeichen von Ort \(x\), Geschwindigkeit \(v\) und Beschleunigung \(a\) bedeutungslos. Erst mit Nullpunkt und positiver Richtung wird aus „schneller werden“ oder „bremsen“ eine eindeutige Zahl mit Vorzeichen.
Nutzen (Wozu?)
Grundlage aller Aufgaben der Kinematik in der FOS 11 (Technik) und Prüfungsstandard: Zuerst Bezugssystem angeben, dann rechnen. Diagramme lesen heißt: Steigung und Fläche deuten. Thema in Physik der FOS/BOS (Technik), Jahrgangsstufe 11.
Funktionsweise (Wie?)
Im t-s-Diagramm ist die Steigung die Geschwindigkeit, im t-v-Diagramm ist die Steigung die Beschleunigung und die Fläche unter dem Graphen der zurückgelegte Weg. Im t-a-Diagramm ist die Fläche die Geschwindigkeitsänderung.
Praxisbeispiel (Wo?)
Eine Straßenbahn beschleunigt 10 s lang auf \(8\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}}\), fährt 20 s gleichförmig und bremst 8 s. Weg = Dreieck + Rechteck + Dreieck: \(\tfrac12\cdot10\cdot8+20\cdot8+\tfrac12\cdot8\cdot8=232\,\text{m}\).
Merksatz
Steigung im t-s = v, Steigung im t-v = a, Fläche im t-v = Weg. Bezugssystem immer zuerst festlegen.
Ausführliche Erklärseiten mit Prüfungsbeispielen findest du unter FOS/BOS Physik. Im Aufgabengenerator (Schulart FOS/BOS → Fach Physik → Klasse 11) lassen sich zu diesem Thema beliebig viele Übungsaufgaben mit vollständigem Lösungsweg erzeugen.