Bewegung und Fortbewegung in Natur und Technik

Get Started. It's Free
or sign up with your email address
Rocket clouds
Bewegung und Fortbewegung in Natur und Technik by Mind Map: Bewegung und Fortbewegung in Natur und Technik

1. Bewegungserscheinungen bei Pflanzen

1.1. intrazelluläre Bewegungen

1.2. freie Ortsbewegungen

1.3. Bewegungen durch Reize

1.3.1. Tropismen

1.3.1.1. positiv oder negativ

1.3.1.2. Beispiele

1.3.1.2.1. Phototropismus

1.3.1.2.2. Gravitropismus

1.3.1.2.3. Hydrotropismus

1.3.1.2.4. Thigmotropismus

1.3.2. Nastien

1.3.2.1. Nyktinastische Bewegung

1.3.2.2. Thigmonastische Bewegung

1.3.2.3. Thigmomorphogenese

1.3.2.4. Heliotropismus

1.4. Ausbreitung von Samen und Früchten

1.4.1. allochor-passiv

1.4.1.1. Zoochorie

1.4.1.2. Hydrochorie

1.4.1.3. Anemochorie

1.4.1.4. Anthropochorie

1.4.2. autochor-aktiv = Autochorie

2. Bewegung im Wasser

2.1. Auftrieb im Wasser

2.1.1. Auftriebskraft FA wirkt Gewichtskraft FG entgegen

2.1.2. FA = g(Ortsfaktor) * mf (Masse der verdrängten Flüssigkeit)

2.2. Arten von Bewegungen

2.2.1. Sinken FA <FG

2.2.2. Steigen FA > FG

2.2.3. Schwimmen FA = FG

2.2.4. Schweben FA = FG

2.3. Mensch

2.3.1. schwimmende Fortbewegung durch Rückstoßprinzip

2.3.2. Extremitäten drücken Wasser nach hinten

2.3.3. hoher Reibungswiderstand durch Haare an der Haut

2.4. Fisch

2.4.1. stromlinienförmiger Körper verringert Strömungswiderstand

2.4.2. Schleimschicht verringert Reibungswiderstand

2.4.3. Hin- und Herschlagen des Schwanzes

2.4.4. Knochenfische: Schwimmblase reguliert Auftrieb

2.4.5. Knorpelfische: Auftrieb durch ständiges Schwimmen

2.4.6. verschiedene Flossen + Seitenlinienorgan sorgen für Stabilisierung/Ausrichtung

2.5. Besonderheiten

2.5.1. Kalamar

2.5.1.1. Wechselwirkungsprinzip = 3. Newton' sches Gesetz

2.5.1.2. Siphonalantrieb: Rückwärtsbewegung

2.5.2. Pinguin

2.5.2.1. Schwimmbewegung ähnelt Flugbewegung von Vögeln

2.5.2.2. an Land: Watscheln, Schlittern auf Eis

2.5.2.3. trotz Flügel flugunfähig

2.5.3. Qualle

2.5.3.1. Rückstoßprinzip durch Zusammenziehen ihres Schirmes

3. Bewegungserscheinungen bei Tieren am Boden

3.1. Fortbewegungsarten

3.1.1. springen

3.1.2. laufen

3.1.3. kriechen

3.1.4. schlängeln

3.1.4.1. Wer?

3.1.4.1.1. Beispiel: Zauneidechse

3.1.4.1.2. Tiere ohne Extremitäten z.B. Schlangen, Echsen

3.1.4.1.3. Kriechtiere

3.1.4.2. Wie?

3.1.4.2.1. Beugung des Körpers nach einer Seite

3.1.4.2.2. wellenförmig von vorne nach hinten

3.1.4.2.3. wechselseitige Kontraktion von Muskeln

3.1.5. laufen in 3 Gangarten

3.1.6. hoppeln/hüpfen

3.1.6.1. Wer?

3.1.6.1.1. Säugetiere

3.1.6.2. Wie?

3.1.6.2.1. Hoppeln = unregelmäßig kleine Sprünge nach Vorne

3.1.6.2.2. Hinterläufe vor den Vorderläufen aufgesetzt

3.1.6.2.3. Füße berühren Boden gegenseitig versetzt

3.1.6.2.4. nur Zehen berühren Boden

4. Bewegungsapparat des Menschen

4.1. Aufbau

4.1.1. Skelett

4.1.1.1. Wirbelsäule

4.1.1.1.1. doppelte S-Form

4.1.1.1.2. Zwischenwirbel (Bandscheiben)

4.1.1.2. Knochen

4.1.1.2.1. platte Knochen

4.1.1.2.2. kurze Knochen

4.1.1.2.3. lange Knochen

4.1.1.2.4. unregelmäßige Knochen

4.1.1.3. Gelenke

4.1.1.3.1. Zapfengelenk

4.1.1.3.2. Eigelenk

4.1.1.3.3. Sattelgelenk

4.1.1.3.4. Scharniergelenk

4.1.2. Muskulatur

4.1.2.1. ca. 650 Muskeln

4.1.2.2. Muskelfaser und Fibrille

4.1.2.3. Gehirn sendet Nervenimpulse an Muskeln -> Bewegung

4.2. Hebel

4.2.1. einseitiger Hebel

4.2.1.1. Flaschenöffner

4.2.1.2. Arm

4.2.2. zweiseitiger Hebel

4.2.2.1. Schere

4.2.2.2. Gebiss

4.2.3. Drechachse + 2 Kraftarme

4.2.4. kleinerer Kräfte rufen größere Kräfte hervor

4.2.5. Ml = Mr

4.2.6. F1 * r1 = F2 * r2

4.3. aufrechter Gang

4.3.1. Unterschied zu Menschenaffe

4.3.1.1. doppel s-förmige Wirbelsäule -> Abfedern

4.3.1.2. breiter, flacher Brustkorb -> Schwerpunkt

4.3.1.3. Standfuß mit Fußgewölbe -> Abfedern

4.3.1.4. Oberschenkelknochen eher x-förmig -> unter Schwerpunkt

4.3.1.5. Schlüssel-Becken -> trägt Last

4.3.2. Hypothesen

4.3.2.1. Klima- und Umweltveränderungen

4.3.2.2. Savannenübersichtshypothese

4.3.2.3. Kühlerhypothese

4.3.2.4. Nahrungstransport-Sozial-Hypothese

4.4. molekulare und neuronale Mechanismen

4.4.1. Zusammenspiel von Muskeln, Knochen, Gelenken und Nerven

5. Technische Fortbewegung am Boden

5.1. Kraft

5.1.1. Kraftarten

5.1.1.1. Federkraft, Gewichtskraft, magnetische Kraft

5.1.1.1.1. Gewichtskraft als Folge der Gravitation

5.1.1.2. Reibungskraft, elektrostatische Kraft, Auftriebskraft, Muskelkraft

5.1.1.2.1. Reibung als Kraft, die Bewegung entgegenwirkt (Bremswirkung)

5.1.1.3. Coulombkraft, Lorentzkraft

5.1.2. Wirkungen

5.1.2.1. dynamisch

5.1.2.1.1. Änderung des Bewegungszustandes

5.1.2.1.2. z.B. mit Motorrad beschleunigen

5.1.2.2. statisch

5.1.2.2.1. Verformung eines Körpers

5.1.2.2.2. z.B. Blechschaden nach Autounfall

5.1.3. Bestimmungsstücke

5.1.3.1. Betrag

5.1.3.2. Richtung

5.1.3.3. Angriffspunkt

5.2. Newton'schen Axiome

5.2.1. 2. Definition von Kraft

5.2.1.1. Produkt aus Masse und Beschleunigung

5.2.1.2. F = m * a

5.2.2. 3. Wechselwirkungsprinzip

5.2.2.1. Actio = Reactio

5.2.2.2. F1 = - F2

5.2.2.3. z.B. Tauziehen

5.3. 1. Trägheitsgesetz

5.3.1. Beharrungsvermögen eines Körpers

5.3.2. Körper bleibt in Ruhe, solange keine Kraft auf ihn einwirkt

5.4. Geschwindigkeit

5.4.1. = Größe aus Weg (s) und Zeit (t)

5.4.2. Einheit: [v] = m/s oder [v] = km/h

5.4.3. Messung Durchschnittsgeschwindigkeit: (s2 - s1) / (t2 - t1)

5.4.4. Bewegungsarten

5.4.4.1. gleichförmig

5.4.4.1.1. Geschwindigkeit ist konstant

5.4.4.1.2. in gleich großen Zeitintervallen wird gleich großer Weg zurückgelegt (auf geradliniger Bahn)

5.4.4.2. beschleunigte

5.4.4.2.1. Geschwindigkeit ändert sich pro Zeiteinheit

5.4.4.2.2. negative Beschleunigung = Abbremsen

5.4.5. Wegarten

5.4.5.1. Reaktionsweg

5.4.5.1.1. Weg von Gefahrenerkennung bis Beginn Bremsen

5.4.5.2. Bremsweg

5.4.5.2.1. Strecke von Beginn Bremsen bis Stillstand

5.4.5.3. Anhalteweg

5.4.5.3.1. = Reaktionsweg + Bremsweg

6. Der Traum vom Fliegen

6.1. Historische Entwicklung

6.1.1. Vorbild = Natur (Vogel)

6.1.2. Gebrüder Wright (1876-1912; 1871-1948)

6.1.3. Otto von Lilienthal (1848-1896)

6.1.3.1. Konstruktion Flugzeugflügel wie Vogelflügel

6.2. Auftrieb

6.2.1. Flugzeug: ab ca. 280 km/h

6.2.2. Bernoulli-Effekt

6.2.2.1. Luft fließt oberhalb des Flügels schneller

6.2.2.2. oberhalb = Unterdruck --> Sog nach oben

6.2.2.3. unterhalb = Überdruck --> Druck nach oben

6.2.3. Vortrieb durch Triebwerke

6.3. Konvektion

6.3.1. Bewegung warmer wenig dichter Luft nach oben

6.3.2. Bewegung kalter dichterer Luft nach unten

6.3.3. Beim Fliegen: Ausnutzen von warmen Aufwinden

6.4. thermische Bewegung

6.4.1. Brown'sche Bewegung

6.4.2. je höher die Temperatur, desto intensiver die Bewegung der Teilchen

6.5. Stahltriebwerke

6.5.1. Entzündung von Treibstoff in Kammer

6.5.2. 4 Phasen: Ansaugen - Verdichten - Verbrennen - Auspuffen

6.5.3. schneller Ausstoß der Verbrennungsgase = Rückstoßprinzip

6.6. Besonderheit Hubschrauber

6.6.1. Drehung um eigene Achse / vorwärts, rückwärts und seitswärts fliegen / senkrecht steigen und sinken

6.6.2. Luftdruck unter Rotorblatt drückt nach oben

6.6.3. Einstellung Rotorblätter bestimmt Menge der Luftverdrängung

6.7. Paragliding

6.7.1. Ausnutzen thermischer Bewegung

6.7.2. Gleitschirm hat flugzeugähnliches Flügelprofil

6.7.3. Staudruck im Inneren des Flügels

6.7.4. Steuerung durch Gewichtsverlagerung

7. Bewegung und Orientierung

7.1. Orientierung Mensch

7.1.1. Landmarken

7.1.2. Richtungsangaben (Wegbeschreibungen)

7.1.3. Anstrengung/Gleichgewichtssinn

7.1.4. Sonne, Mond, Sterne (Himmelsrichtungen)

7.1.5. Magnetfeld (Kompass)

7.1.6. Satelliten im All (GPS)

7.2. Orientierung Fledermaus

7.2.1. Echoortung

7.2.1.1. Ausstoßen von Rufen und Lauschen des zurückkehrenden Echos

7.2.1.2. Schall trifft auf Hindernis und wird reflektiert

7.2.1.3. Bestimmung von Richtung und Entfernung eines Hindernisses

7.3. Orientierung Ameise

7.3.1. Verteilung Düfte in Nestumgebung + Wiedererkennen der Düfte

7.3.2. Duftmarken zur Wegmarkierung, Auffinden von Nestern und Nahrungssuche

7.4. Orientierung anhand Sinnesorgane

7.4.1. Aufnahme von vielen Eindrücken/Reizen aus Umwelt

7.4.2. Informationen über Nervenbahn ins Gehirn geleitet + verarbeitet

7.4.3. Kombination von Sinnen: Fühlen, Hören, Sehen, Riechen, Schmecken

7.4.4. Besonderheit: blinde Menschen

7.4.4.1. Training von Gehör- und Tastsinn

7.4.4.2. Hilfe durch Blindenstock, Geräusche, "innere Karte"

7.4.5. Mensch vs. Tier

7.4.5.1. Sinne der Menschen schlechter ausgeprägt

7.4.5.1.1. Ausgleich: Technik, geistige Leistungen

7.4.5.2. scharfe Sinne, Instinkte

7.4.5.2.1. z.B. Katze hat höheren Frequenzbereich

7.4.5.2.2. z.B. Hund hat 40 Mal mehr Riechzellen

7.4.5.2.3. z.B. Bienen sehen im ultravioletten Bereich

7.5. Wanderbewegungen Menschen

7.5.1. Früher

7.5.1.1. Ursachen

7.5.1.1.1. klimatische Veränderungen

7.5.1.1.2. Suche neuer Acker- und Farmländer

7.5.1.1.3. Entstehung/Niedergang Weltreiche

7.5.1.1.4. politische/ökonomische Faktoren

7.5.1.1.5. nach Weltkriegen: Heimatverlust, Vertreibung

7.5.1.2. Arbeitsmigration

7.5.1.3. Land- und Stadtmigration

7.5.2. Heute

7.5.2.1. Ursachen

7.5.2.1.1. bedrohte Lebenssituation

7.5.2.1.2. Diskriminierungen (religiös, rassistisch, politisch, geschlechterspezifisch)

7.5.2.1.3. Umwelt- Naturkatastrophen

7.5.2.2. Europa: Anwerben von Arbeitskräfte

7.5.2.3. ab 2015: Flüchtlingskrise

7.6. Wanderbewegungen Tiere

7.6.1. Ursachen

7.6.1.1. Nahrungssuche

7.6.1.2. Fortpflanzung

7.6.1.3. Überlebensstrategien

7.6.2. regelmäßige Tierwanderungen

7.6.2.1. Wanderfische

7.6.2.1.1. Suche Laichplätze

7.6.2.1.2. Jungtiere schwimmen wieder zurück

7.6.2.2. Vogelzug

7.6.2.2.1. Ein- und Auswanderung je nach Jahreszeit

7.6.2.2.2. Tropen: Regen- und Trockenzeit

7.6.2.3. Säugetiere

7.6.2.3.1. Winterflucht: Gänse, Rothirsche

7.6.2.3.2. Arktis: Rentiere

7.6.2.3.3. Steppen- und Savannentiere: Elefanten

7.6.3. unregelmäßige Tierwanderungen

7.6.3.1. ganzjährige Lebensräume

7.6.3.1.1. Wanderung bei akutem Nahrungsmangel

7.6.3.2. z.B. Lemminge in polaren Gebieten

7.6.3.3. z.B. Wanderheuschrecken in Tropen

8. Navigation

8.1. Bedingungen

8.1.1. Standortbestimmunge

8.1.2. Wissen über Zielort

8.2. geschichtliche Entwicklung

8.2.1. Orientierung an Sonne, Mond, Sterne, Meeresströmungen

8.2.2. Berechnung Breitengrade durch Himmelsobjekte

8.2.3. 400 v. Chr. - 100 n. Chr. : Peripli = Routenbeschreibung MIttelmeer

8.2.4. 1300 n. Ch. : Porolankarten = Kurssteuerung

8.2.5. Hilsmittel: Jakobsstab, Kompass, ab 1730 Sektant

8.3. moderne Navigation

8.3.1. 20. Jahrhundert: Ablösen des Sextant durch Funknavigation

8.3.2. Entfernungsverfahren

8.3.3. Peilverfahren

8.3.4. Luftfahrt: Kurzwellennavigation

8.3.5. Schifffahrt: Langwellennavigation

8.3.6. terristische Funknavigation (Erde) + Satelliten im All

8.4. GPS = Global Positioning System

8.4.1. Voraussetzungen

8.4.1.1. Weltraumsatellit

8.4.1.2. Bodenstation

8.4.1.3. geostationäre Satelliten

8.4.1.4. GPS-Gerät (z.B. Smartphone)

8.4.2. Berechnung

8.4.2.1. Abstand Empfänger zu Satellit

8.4.2.2. Empfänger benötigt Abstand zu Massemittelpunkt der Erde + Abstand Satellit zu Erdmittelpunkt

8.4.2.3. je mehr Signale, desto genauer (mind. Entfernung zu 4 Satelliten)

8.4.2.3.1. genaue Positionsbestimmung (ca. 5 Meter)

8.5. Geocaching

8.5.1. Entwicklung eines Spiels (Schatzsuche von versteckten Gegenständen/Botschaften an Orten)

8.5.2. Voraussetzungen

8.5.2.1. GPS-Gerät

8.5.2.2. Programm z.B. App

9. Bewegung in der Luft

9.1. Vögel

9.1.1. Körperbau an Leben in Luft angepasst

9.1.1.1. Lunge

9.1.1.1.1. große Ausstülpungen (Luftsäcke)

9.1.1.1.2. Verringerung des Körpergewichts

9.1.1.2. Knochen

9.1.1.2.1. Leichtbaukonstruktion: hohle mit Luft gefüllte Knochen

9.1.1.2.2. Gewichtsersparnis, da 1/10 des Körpergewichts

9.1.1.2.3. papierdünner Schädelknochen

9.1.1.3. Schnabel

9.1.1.3.1. Hornschnabel

9.1.1.3.2. leicht und zahnlos

9.1.1.4. Flügel

9.1.1.4.1. starke Brustmuskulatur bewirkt Auf- und Abschlag

9.1.1.4.2. Bau

9.1.1.4.3. Profil: oben gewölbt, unten flach

9.1.2. Feder

9.1.2.1. Schutzfunktion: Kälte, Nässe, Hitze, Wärme

9.1.2.2. Federarten

9.1.2.2.1. Schwungfeder

9.1.2.2.2. Schwanzfeder

9.1.2.2.3. Deckfeder

9.1.2.2.4. Daunen

9.1.2.3. Bau

9.1.2.3.1. Außenfahne

9.1.2.3.2. Schaft

9.1.2.3.3. Äste

9.1.2.3.4. Spule

9.1.2.3.5. Innenfahne und Außenfahne

9.1.3. Stoffwechsel/Verdauung

9.1.3.1. kleine Steinchen helfen Zerkleinerung der Nahrung

9.1.3.2. sehr kurzer Vogeldarm

9.1.3.2.1. schnelle Verdauung

9.1.3.2.2. häufige Ausscheidung (Gewichtsverringerung)

9.1.3.3. viele haben keinen Kropf (Nahrungstransport)

9.2. Insekten

9.2.1. Flügel schwingen in Ebene hin und her

9.2.2. schmale lange Borsten an Flügel --> Auf- und Abschlag

9.2.3. Flugmuskulatur

9.2.3.1. direkt (Heuschrecke)

9.2.3.2. indirekt (kleine Insekten)

9.2.4. bei geringem Körpergewicht: von Luft getragen

9.3. Flugarten

9.3.1. Ruderflug

9.3.1.1. aktives Fliegen

9.3.1.2. Auf- und Abschlag der Flügel

9.3.2. Gleitflug

9.3.2.1. passives Fliegen

9.3.2.2. ohne Flügelbewegung

9.3.2.3. ausgebreitete Flügel

9.3.3. Segelflug

9.3.3.1. Gleitflug im Gegenwind/Aufwind

9.4. einwirkende Kräfte

9.4.1. Widerstandskraft

9.4.2. Gewichtskraft

9.4.3. Schubkraft

9.4.4. Auftriebskraft

9.4.4.1. 1. Luftstrom trifft auf Flügel

9.4.4.2. 2. Parallelströmung (oberhalb, unterhalb)

9.4.4.3. 3. Anfahrtwirbel (oben, unten)

9.4.4.4. 4. Zirkularströmung entgegen Parallelströmung

9.4.4.5. 5. Überlagerung der Strömungen

9.4.4.5.1. oberhalb Flügel: Unterdruck

9.4.4.5.2. unterhalb Flügel: Überdruck