Beschleunigung in Dynamik und Kinematik ist eine physikalische Größe, die die Geschwindigkeitsänderung eines Objekts bestimmt. Im internationalen Einheitensystem müssen wir den Wert dieser Größe in Metern pro Quadratsekunde (m/s 2 ) ausdrücken.
Umgangssprachlich spricht man von Beschleunigung, wenn man die Zunahme der Geschwindigkeit eines Körpers bezeichnet. Diese Größe kann jedoch negativ sein und eine Verringerung der Geschwindigkeit implizieren. Das heißt, die Geschwindigkeit eines sich bewegenden Körpers nimmt abhängig vom Vorzeichen der Beschleunigung zu oder ab.
Bei kinematischen Berechnungen ist es wichtig, ein Bezugssystem herzustellen. Die Geschwindigkeit einer Person, die in einem Zug geht, ist für einen Beobachter, der sich im Zug befindet, nicht dieselbe wie für einen Beobachter, der sich auf dem Bahnsteig befindet. Das Bezugssystem ist die Position des Beobachters.
Die Beschleunigung ist wie die Geschwindigkeit eine vektorielle Größe. Das bedeutet, dass es Größe und Richtung ausdrückt.
Was ist der Unterschied zwischen Geschwindigkeit und Beschleunigung?
Geschwindigkeit ist die physikalische Größe, die uns den Raum angibt, den ein Objekt für jeden Bruchteil der Zeit zurücklegt. Wenn beispielsweise ein Auto mit 30 m/s fährt, beträgt die zurückgelegte Strecke 30 Meter pro Sekunde.
Andererseits gibt die Beschleunigung die Änderung der Geschwindigkeit für jeden Zeitbruchteil an. Wenn im gleichen Beispiel das Auto zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Beschleunigung von 5 m/s 2 hat, beträgt seine Geschwindigkeit eine Sekunde später 35 m/s.
Im Gegensatz dazu bleibt die Geschwindigkeit konstant, wenn die Beschleunigung des Autos nicht vorhanden ist.
Was ist Normal- oder Zentripetalbeschleunigung?
Die Zentripetalbeschleunigung beeinflusst die Richtung der Geschwindigkeit eines Objekts.
Der Beschleunigungsvektor eines Körpers kann eine andere Richtung haben als die Geschwindigkeit, mit der er sich bewegt. Dieser Vektor kann in zwei Komponenten zerlegt werden:
Beschleunigung tangential zur Bewegung des Objekts: Sie variiert den absoluten Wert der Geschwindigkeit des Körpers.
Normale Beschleunigung (senkrecht) zur Bewegung des Körpers: Es ist die Komponente des Vektors, die die Richtung der Geschwindigkeit ändert. Diese Komponente ist für krummlinige Bewegungen verantwortlich.
Was ist die Erdbeschleunigung?
Die Erdbeschleunigung ist die Wirkung, die die Schwerkraft auf sich bewegende Objekte hat. Die Richtung ist immer vom Untersuchungsobjekt zum Erdmittelpunkt. An der Erdoberfläche beträgt ihr Wert etwa 9,81 m/s 2 .
Wenn wir zum Beispiel ein Objekt gerade nach oben werfen, ohne die Luftreibung zu berücksichtigen, wird es mit der Zeit langsamer nach oben steigen, anhalten und immer schneller nach unten gehen. Diese Geschwindigkeitsänderung ist auf die Erdbeschleunigung zurückzuführen.
Diese Aktion wird als gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung betrachtet, da das Objekt seine Richtung nicht ändert (nur Richtung) und die Beschleunigung konstant ist.
Ein weiteres Beispiel sind die Satelliten, die unseren Planeten umkreisen. Die Satelliten erfahren eine Zentripetalbeschleunigung (Schwerkraft), die dazu führt, dass sie die Richtung ihrer Geschwindigkeit ändern und sich somit um den Planeten drehen.
Wie ist der Zusammenhang zwischen Beschleunigung und Kraft?
Ein Objekt erfährt eine Beschleunigung, wenn eine Kraft auf es einwirkt.
Diese Beziehung wird durch Newtons zweites Gesetz hergestellt, wo gilt, dass:
F=ma
Woher:
F ist die Kraft (Newton)
m ist die Masse eines Objekts (Kilogramm)
a ist die Beschleunigung des Objekts (Meter pro Quadratmeter)
