Dies ist Teil einer Serie über häufige Missverständnisse.
Ist das wahr oder falsch?
Beschleunigung ist die Änderungsrate der Geschwindigkeit.
Warum manche Leute sagen, dass es wahr ist: Denken Sie an das Beschleunigen in einem Auto: Wenn Sie auf das Gaspedal treten, werden Sie schneller, und wenn Sie auf die Bremse treten, werden Sie langsamer. Beschleunigung wird im Allgemeinen mit einer Geschwindigkeitsänderung assoziiert.
Warum manche Leute sagen, es sei falsch: In der Physik zählt die Richtung. Wenn sich die Richtung der Bewegung ändert, könnte man das auch als Beschleunigung betrachten, selbst wenn die Geschwindigkeit konstant bleibt.
Die Aussage ist falsch \color{#D61F06}{\textbf{falsch}}falsch.
Erklärung:
Beschleunigung ist definiert als die Änderungsrate der Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit ist ein Vektor, das heißt, sie enthält einen Betrag (einen Zahlenwert) und eine Richtung. Die Geschwindigkeit kann also entweder durch Änderung der Geschwindigkeit oder durch Änderung der Bewegungsrichtung (oder beides) geändert werden. Es kann also sein, dass die Geschwindigkeit konstant ist, sich aber die Geschwindigkeit ändert, weil sich die Richtung ändert. In diesem Fall ist die Beschleunigung ungleich Null und gleich der Änderungsrate der Geschwindigkeit.
Es ist ein allgemeines Missverständnis, dass die Änderungsrate der Geschwindigkeit gleich dem Betrag der Änderungsrate der Geschwindigkeit ist. Dies ist jedoch nicht in allen Fällen der Fall. Betrachten wir eine gleichförmige Kreisbewegung: Bei einer gleichförmigen Kreisbewegung bewegt sich das Teilchen auf einer Kreisbahn mit gleichförmiger Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit bleibt konstant, aber die Richtung der Bewegung ändert sich ständig. Aufgrund der Änderung der Bewegungsrichtung ist die Beschleunigung ungleich Null. Diese Beschleunigung geht in Richtung des Kreismittelpunkts und wird als Zentripetalbeschleunigung bezeichnet.
Im Allgemeinen kann die Beschleunigung in zwei Komponenten zerlegt werden. Die eine Komponente, die parallel zur Geschwindigkeit verläuft, wird als Tangentialbeschleunigung bezeichnet. Diese Komponente ändert die Geschwindigkeit des Teilchens und ist gleich der Änderungsrate der Geschwindigkeit. Die andere Komponente der Beschleunigung, die senkrecht zur Geschwindigkeit steht, wird als Normalbeschleunigung bezeichnet. Diese Komponente ist für die Änderung der Richtung der Geschwindigkeit verantwortlich.
Die Geschwindigkeit ist die Änderungsrate der Verschiebung, während die Geschwindigkeit die Änderungsrate der Entfernung ist. Mit anderen Worten, die Geschwindigkeit ist die Änderungsrate des kürzesten Weges, den ein Körper von der Endposition zur Anfangsposition zurücklegt, während die Geschwindigkeit die Änderungsrate der Gesamtlänge des Weges ist, den ein bestimmter Körper zurücklegt.
Frage: Was lässt sich über die Beschleunigung eines Teilchens sagen, das sich mit konstanter Geschwindigkeit auf einer Zickzackbahn bewegt?
Antwort: Die Beschleunigung des Teilchens muss ungleich Null sein, da das Teilchen seine Richtung ändert. Die tangentiale Komponente der Beschleunigung ist jedoch Null, da die Geschwindigkeit konstant bleibt.Frage: Wenn sich sowohl die Geschwindigkeit als auch die Richtung ändert, ist es dann möglich, eine Beschleunigung von Null zu haben?
Antwort: Nein. Wenn sich die Geschwindigkeit ändert, dann ist die Tangentialbeschleunigung ungleich Null. Wenn sich die Bewegungsrichtung ändert, dann ist die Normalbeschleunigung ungleich Null. Das Ergebnis dieser beiden Beschleunigungen kann niemals Null sein, da sie senkrecht zueinander stehen.
Ein Teilchen bewegt sich auf einer Kreisbahn mit konstanter Geschwindigkeit ungleich Null. Welche der folgenden Möglichkeiten sind richtig?
(a) Die Beschleunigung des Teilchens ist gleich Null.
(b) Die Änderungsrate der Geschwindigkeit ist gleich dem Betrag der Änderungsrate der Geschwindigkeit.
(c) Die Momentangeschwindigkeit ist gleich dem Betrag der Momentangeschwindigkeit.
(d) Der Winkel zwischen Geschwindigkeit und Beschleunigung muss 90∘90^\circ 90∘ betragen.
Siehe auch
- Liste häufiger Missverständnisse
- Dynamik der Kreisbewegung
- Geschwindigkeit und Beschleunigung – Problemlösung – Mittel