Читать книгу Übungsbuch Physik für Dummies - Steven Holzner - Страница 58

Aus physikalischer Sicht ist Beschleunigung a der Wert einer Geschwindigkeitsänderung, geteilt durch den Zeitraum, in dem diese Änderung erfolgt ist:

Sind die Anfangsgeschwindigkeit v_a und die Endgeschwindigkeit v_e gegeben und begrenzen t_a und t_e den Zeitraum, der für die Geschwindigkeitsänderung benötigt wurde, so kann man die Gleichung auch folgenderweise schreiben:

Um die Einheit der Beschleunigung zu erhalten, teilt man die Geschwindigkeit durch die Zeit wie folgt:

Weg pro Zeit im Quadrat? Lassen Sie sich davon nicht beunruhigen. Man erhält Zeit im Quadrat in der Einheit, wenn man Geschwindigkeit durch Zeit teilt – das ist etwas, was man zur Lösung von Physikaufgaben benutzt. In anderen Worten, Beschleunigung ist die Rate der Geschwindigkeitsänderung, also die »Rate der Wegänderungsrate«. Da Raten eine Zeit in der Einheit haben, erhält man für die Beschleunigung Einheiten wie Meter pro Sekunde^{2 (m/s2)}, Zentimeter pro Sekunde² (cm/s²) oder auch Kilometer pro Stunde^{2 (km/h2)}.

Beispiel

Stellen Sie sich vor, Sie fahren mit 75 km/h und sehen plötzlich ein Blaulicht im Rückspiegel. »Mist«, denken Sie und halten an, wobei Sie 20 s benötigen, um zum Stehen zu kommen. Sie können berechnen, wie schnell Sie gebremst haben (und damit vielleicht den Polizisten beeindrucken). Also, wie schnell haben Sie Ihre Geschwindigkeit verringert, in cm/s²?

Lösung

Die richtige Antwort lautet –104 cm/s2.

1 Zunächst rechnen Sie in km/s um:

2 Anschließend rechnet man von km/s in cm/s um:

3 Ihre Geschwindigkeit beträgt also cm/s. Was war also Ihre Beschleunigung? Die Rechnung sieht wie folgt aus:

Beachten Sie: Das Ergebnis lautet –104 cm/s², nicht +104 cm/s². Es besteht ein großer Unterschied zwischen positiven und negativen Termen in den Lösungen von Physikaufgaben – und bei der Anwendung von physikalischen Gesetzen. Wenn Sie mit +104 cm/s² statt mit –104 cm/s² beschleunigen, dann werden Sie nach 20 s mit 150 km/s unterwegs sein, nicht mit 0 km/s.

Mit anderen Worten, das Vorzeichen der Beschleunigung gibt an, wie die Geschwindigkeit geändert wird. Eine positive Beschleunigung bedeutet, dass die Geschwindigkeit in positiver Richtung ansteigt, und eine negative Beschleunigung (also das Abbremsen) besagt, dass die Geschwindigkeit abfällt (beziehungsweise in negativer Richtung ansteigt).