Beschleunigung

Die Beschleunigung gibt an, wie schnell sich die Geschwindigkeit eines Körpers ändert.

Formelzeichen:a
Einheit:

ein Meter je
Quadratsekunde (1 m/s2)

Die Beschleunigung ist eine gerichtete physikalische Größe, eine vektorielle Größe. Sie hat in jedem Punkt der Bewegung einen bestimmten Betrag und eine bestimmte Richtung.

Beschleunigungen in Natur und Technik

Nachfolgend sind Beschleunigungen angegeben, die in Natur und Technik auftreten.

VorgangBeschleunigung in ms2
Tennisball beim Abschlagen10 000
Auto mit 50 km/h auf ein festes Hindernis340 ... 540 (je nach Wagentyp)
Schleudersitz bei einem Düsenjäger140
Düsenjäger beim Kurvenflugbis 90
Astronaut beim Start einer Raketebis 60
Gepardbis 11
Wegstoßen einer Kugel beim Kugelstoßca. 10
fallender Stein9,81
Auto beim scharfen Bremsen auf trockener Straßebis 9
Mindestwert beim Bremsen auf trockener Straße (TÜV-Festlegung)6
Auto beim scharfen Bremsen auf
nassem Beton
4
vorsichtige Betriebsbremsung beim PKW3
mittlere Startbeschleunigung beim Sprint2,1
Flugzeug (Jumbo-Jet) beim Start1,6
Zug (ICE) beim Anfahren0,5
anfahrender Güterzug0,1

Messen der Beschleunigung

Die Beschleunigung eines Körpers kann mit einem Beschleunigungsmesser gemessen werden. Solche Beschleunigungsmesser zeigen immer die jeweilige Beschleunigung (Augenblicksbeschleunigung oder Momentanbeschleunigung) an.

Rennwagen erzielen hohe Beschleunigungen.

Berechnen der Beschleunigung

Die Beschleunigung eines Körpers kann berechnet werden mit der Gleichung:

a=ΔvΔt

Dabei bedeuten: Δv     Änderung der GeschwindigkeitΔt     Zeitintervall

Bei einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung (die Beschleunigung ist konstant) gilt die berechnete Beschleunigung für jeden Ort der Bewegung. Bei einer ungleichmäßig beschleunigten Bewegung (Beschleunigung ist nicht konstant) wird mit der Gleichung eine mittlere Beschleunigung (Durchschnittsbeschleunigung) berechnet.

Es gibt folgende weiteren Möglichkeiten, die Beschleunigung eines Körpers zu berechnen:

a) Sind die Masse eines Körpers und die auf ihn wirkende beschleunigende Kraft bekannt, so kann man die Beschleunigung berechnen mit der Gleichung:a=Fm

Dabei bedeuten:Fbeschleunigende Kraft
 mMasse des Körpers

b) Bewegt sich ein Körper aus der Ruhe heraus gleichmäßig beschleunigt, so kann man die Beschleunigung auch berechnen mit der Gleichung:a=v22s

Dabei bedeuten:verreichte Geschwindigkeit
 szurückgelegter Weg

c) Für eine gleichförmige Kreisbewegung kann die radial gerichtete Beschleunigung (Bild 3), die Radialbeschleunigung oder Zentralbeschleunigung, mit folgenden Gleichungen berechnet werden:

ar=v2r   oder   ar=4π2rn2   oder   ar=4π2rT2

Dabei bedeuten:vGeschwindigkeit
 rRadius der Kreisbahn
 nDrehzahl
 TUmlaufzeit
Bei beschleunigten Bewegungen ändert sich die Geschwindigkeit: Das kann der Betrag, die Richtung oder beides sein.

Beschleunigte Bewegungen

Hat ein Körper bei einer Bewegung eine Beschleunigung, so führt er eine beschleunigte Bewegung aus. Eine Beschleunigung und damit eine beschleunigte Bewegung liegt dann vor, wenn sich

  • der Betrag der Geschwindigkeit oder
  • die Richtung der Geschwindigkeit oder
  • Betrag und Richtung der Geschwindigkeit gleichzeitig
    ändern.

Damit gilt:

  • Jede krummlinige Bewegung ist eine beschleunigte Bewegung, da sich bei einer solchen Bewegung zumindest die Richtung der Geschwindigkeit ändert.
  • Jede gleichförmige Kreisbewegung ist eine beschleunigte Bewegung, da zwar der Betrag der Geschwindigkeit konstant ist, sich aber ständig ihre Richtung ändert.
  • Jede geradlinige Bewegung, bei der sich der Betrag der Geschwindigkeit ändert, ist eine beschleunigte Bewegung. Nimmt dabei der Betrag der Geschwindigkeit ab (z. B. beim Bremsen eines Fahrzeugs), so spricht man manchmal auch von einer verzögerten Bewegungoder von einer Bewegung mit negativer Beschleunigung (Verzögerung).
Radialbeschleunigung
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