Grundlagen Physik - Beschleunigung
Die Beschleunigung ist eine grundlegende physikalische Größe, die die Änderung der Geschwindigkeit eines Objekts pro Zeiteinheit beschreibt.
Die Beschleunigung \(a\) ist definiert als die zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit:
\[\boxed{a = \frac{dv}{dt}}\]
Für eine konstante Beschleunigung gilt:
\[\boxed{a = \frac{\Delta v}{\Delta t}}\]
Falls die Beschleunigung durch eine äußere Kraft verursacht wird, gilt nach dem zweiten Newtonschen Gesetz:
\[\boxed{F = m \cdot a}\]
2. Einheit
Die SI-Einheit der Beschleunigung ist: $\text{Meter pro Quadratsekunde} ~(\text{m/s}^2)~~$
und damit $~~\boxed{[a] = \dfrac{m}{s^2}}$
3. Vektorielle Größe
Die Beschleunigung ist eine vektorielle Größe, d. h., sie hat eine Richtung und einen Betrag. Sie kann in einem Koordinatensystem durch ihre Komponenten beschrieben werden:
\[\boxed{\vec{a} = (a_x, a_y, a_z)}\]
4. Arten der Beschleunigung
- Gleichmäßige Beschleunigung: Konstante Änderung der Geschwindigkeit (z. B. freier Fall ohne Luftwiderstand).
- Ungleichmäßige Beschleunigung: Variierende Änderung der Geschwindigkeit.
- Tangential- und Normalbeschleunigung:
- Tangentialbeschleunigung \(a_t\): Änderung des Geschwindigkeitsbetrags.
- Normalbeschleunigung \(a_n\): Richtungsänderung der Geschwindigkeit (z. B. bei Kreisbewegungen).
5. Zusammenhang mit anderen Größen
6. Beispiele in der Praxis
- Freier Fall: Die Erdbeschleunigung beträgt etwa 9,81 m/s².
- Autobeschleunigung: Autos geben oft die Beschleunigung als "0–100 km/h in X Sekunden" an.
- Zentripetalbeschleunigung bei Kreisbewegungen, z. B. in Karussellen oder Planetenbahnen.
Quellen