Wir erklären, was Beschleunigung ist und mit welchen Formeln man sie berechnen kann. Auch ihr Unterschied zur Geschwindigkeit und Beispiele.
Was ist Beschleunigung?
Die Beschleunigung eines Objekts ist eine Größe, die angibt, wie sich die Geschwindigkeit des Objekts in einer Zeiteinheit ändert. Da die Geschwindigkeit eine Vektorgröße ist (d. h. sie hat eine Richtung), ist auch die Beschleunigung eine Vektorgröße. Sie wird in der Regel durch das Zeichen a dargestellt und ihre Maßeinheit im internationalen System ist m/s2 (Meter pro Sekunde zum Quadrat).
Der Ursprung der Beschleunigung als Konzept stammt aus den Mechanikstudien von Isaac Newton (Begründer der klassischen Mechanik), in denen behauptet wird, dass ein Objekt seine gleichförmige geradlinige Bewegung (MRU) beibehält, solange keine Kräfte auf es einwirken, die zu einer Beschleunigung führen.
Diese Kräfte können Beschleunigungen erzeugen, die dazu führen, dass Objekte ihre Geschwindigkeiten erhöhen oder verringern. Bei der Arbeit mit Vektoren ist es wichtig, dass die Richtungen definiert werden. Wenn wir beispielsweise Osten als positive Bewegungsrichtung definieren, dann bedeutet eine positive Beschleunigung immer eine Zunahme der Geschwindigkeit. Eine negative Beschleunigung kann jedoch auf eine Abnahme der Geschwindigkeit in östlicher Richtung oder eine Zunahme der Geschwindigkeit in westlicher Richtung hinweisen.
Wenn sich die Beschleunigung eines Objekts über einen bestimmten Zeitraum ändert, kann man die so genannte „Durchschnittsbeschleunigung“ berechnen, d.h. den Durchschnitt der Beschleunigungen, die es in diesem Zeitraum erfährt.
Siehe auch: Kinematik
Formel für die Beschleunigung
Die klassische Mechanik versteht unter der Beschleunigung die Veränderung der Geschwindigkeit eines Körpers über die Zeit. Mathematisch lässt sich dies wie folgt ausdrücken: a = dv / dt, wobei a die Beschleunigung, dv die Differenz der Geschwindigkeiten und dt die Zeit ist, in der die Beschleunigung auftritt.
Genauer sind dv und dt wie folgt definiert:
- dv = vf – vi, wobei vf die Endgeschwindigkeit und vi die Anfangsgeschwindigkeit des Mobils ist. Diese Differenz gibt die Richtung der Beschleunigung an.
- dt = tf – ti, wobei tf die Endzeit und ti die Anfangszeit der Bewegung ist. Wenn nicht anders angegeben, wird die Anfangszeit in der Regel als 0 Sekunden angenommen.
Andererseits besteht eine Proportionalitätsbeziehung zwischen der Kraft (F), die auf ein Objekt der Masse (m) ausgeübt wird, und der Beschleunigung (a), die es erhält. Die Formel, die diese Beziehung beschreibt, ist das zweite Newtonsche Gesetz:
- F = m.a, woraus folgt, dass a = F / m
Geschwindigkeit und Beschleunigung
Geschwindigkeit und Beschleunigung sind zwei verschiedene Konzepte. Die Geschwindigkeit gibt die Strecke an, die ein Körper in einer Zeiteinheit zurücklegt (daher z. B. die Einheit m/s), während die Beschleunigung die Veränderung dieser Geschwindigkeit in einer Zeiteinheit ist (daher z. B. die Einheit m/s2).
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Beispiele für Beschleunigung
- Eine Billardkugel beschleunigt, wenn sie mit einem Queue gestoßen wird. Wenn wir die Kraft, die der Queue ausübt, und die Masse des Balls kennen, können wir seine Beschleunigung berechnen.
- Wenn wir die Geschwindigkeit eines Zuges kennen, kurz bevor er zu bremsen beginnt, und die Zeit, die er braucht, um die Geschwindigkeit Null zu erreichen, können wir seine Abbremsung (negative Beschleunigung) berechnen.
- Ein Gegenstand wird von einem Balkon geworfen (dann ist seine Anfangsgeschwindigkeit Null), und aufgrund der Schwerkraft wird er mit zunehmender Geschwindigkeit fallen, bis er ein Maximum auf dem Boden erreicht. Wenn diese Endgeschwindigkeit und die Zeit, die der Fall dauert, bekannt sind, kann man die Beschleunigung erhalten (die die der Schwerkraft ist).
Letzte Bearbeitung: 16. Juli 2020. Zitierweise: „Beschleunigung“. Autorin: María Estela Raffino. Aus: Argentinien. An: Concepto.de. Erhältlich bei: https://concepto.de/aceleracion/. Zugriff: 25. März 2021.