Beschleunigung ist ein grundlegender Bestandteil unserer physischen Welt und manifestiert sich auf verschiedene Weise in unserem täglichen Leben. Von den Bewegungen von Autos auf Autobahnen bis hin zu den Phänomenen, die wir auf Fahrgeschäften in Vergnügungsparks erleben, ist Beschleunigung in vielen Aspekten unseres Lebens präsent.
Im Folgenden zeigen wir einige Beispiele, um dieses physikalische Konzept zu veranschaulichen.
1. Beschleunigung in einem Auto
Eines der alltäglichsten Beispiele für Beschleunigung ist das Erlebnis beim Autofahren. Wenn wir auf das Gaspedal treten, um das Fahrzeug aus dem Stand zu bewegen oder seine Geschwindigkeit zu erhöhen, üben wir eine Kraft aus, die eine Beschleunigung erzeugt.
Eine positive Beschleunigung führt zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit, während eine negative Beschleunigung (Verzögerung) auftritt, wenn wir auf die Bremse treten, um langsamer zu werden.
Wir spüren, wie die Beschleunigungskraft uns bei positiver Beschleunigung zur Rückseite des Sitzes und beim Abbremsen nach vorne drückt.
Eine typische Beschleunigung beim Starten eines Autos aus dem Stand: etwa 3 m/s². Andererseits beträgt eine typische Beschleunigung bei einer Notbremsung etwa -9 m/s² (negative Verzögerung).
2. Beschleunigung in einem Aufzug
Wenn wir einen Aufzug benutzen, erleben wir eine bestimmte Art von Beschleunigung: die Erdbeschleunigung.
Beim Fahren mit einem Aufzug entsteht das Gefühl einer Gewichtszunahme durch die Aufwärtsbeschleunigung, die der Schwerkraft entgegenwirkt. Wenn der Aufzug anhält oder sich nach unten bewegt, ändert sich die Beschleunigung und wir verspüren möglicherweise ein Gefühl des „Schwebens“ oder einer vorübergehenden Leichtigkeit.
3. Beschleunigung in einem Zug
Wenn wir mit der Bahn fahren, erleben wir insbesondere beim Anfahr- oder Bremsvorgang eine Beschleunigung.
Beim ersten Beschleunigen spüren wir eine Kraft, die uns zurück in unsere Sitze drückt, ähnlich wie in einem Auto. Beim Bremsen erfahren wir eine Verzögerung, die uns vorwärts trägt und uns dazu zwingt, uns an den Handläufen festzuhalten.
Eine typische Beschleunigung eines Zuges beim Anfahren liegt beispielsweise bei etwa 0,5 m/s².
4. Beschleunigung im Sport
Im Sport spielt die Beschleunigung eine entscheidende Rolle.
In der Leichtathletik erfahren Läufer beispielsweise eine Beschleunigung, wenn sie bei einem Rennen die Startblöcke verlassen. Beim Radfahren geht es auch um Beschleunigung, da Radfahrer Kraft aufwenden, um ihre Geschwindigkeit zu erhöhen. Selbst in Mannschaftssportarten wie Fußball beschleunigen und verlangsamen die Spieler ständig, wenn sie dem Ball nachjagen oder Gegnern ausweichen.
Die typische Beschleunigung eines Läufers beim Verlassen der Startblöcke bei einem Rennen beträgt etwa 4-5 m/s², während dieser Wert beim Start aus dem Ruhezustand bei etwa 2-3 m/s² liegt.
5. Beschleunigung in der Schwerkraft
Die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft ist ein grundlegendes Beispiel, das wir jeden Tag erleben. Wenn wir ein Objekt fallen lassen, fällt es aufgrund der Schwerkraft in Richtung Erdmittelpunkt und seine Geschwindigkeit nimmt beim Fallen zu.
Die Gravitationsbeschleunigung auf der Erdoberfläche beträgt ungefähr 9,81 m/s², was bedeutet, dass ein Objekt im freien Fall seine Geschwindigkeit jede Sekunde um 9,81 Meter pro Sekunde erhöht.
Dieses Prinzip ist die Grundlage des freien Falls und der Fallschirmsprungbewegungen.
6. Beschleunigung im Vergnügungspark
In Vergnügungsparks wie Achterbahnen und Fahrgeschäften wird die Beschleunigung zum spannenden Erlebnis.
Achterbahnen beispielsweise beschleunigen und verlangsamen schnell und erzeugen G-Kräfte, die dazu führen können, dass sich Fahrgäste in ihre Sitze oder in die Luft gedrückt fühlen. Scharfe Kurven und Wendungen bringen auch schnelle Richtungswechsel der Beschleunigung mit sich, was das Erlebnis noch aufregender macht.
Ein Beispiel für eine typische Beschleunigung auf einer Achterbahn während einer Schleife: etwa 3–5 G (30–50 m/s²), was bedeutet, dass die Beschleunigung das 3–5-fache der Erdbeschleunigung beträgt.
7. Beschleunigung in der Luftfahrt
Auch in der Luftfahrt kommt es auf Beschleunigung an. Flugzeuge erfahren beim Start eine Beschleunigung, wenn sie ihre Geschwindigkeit erhöhen, um an Höhe zu gewinnen.
Die Beschleunigung macht sich besonders bei Kampfflugzeugen bemerkbar, die schnell manövrieren können und erheblichen G-Kräften ausgesetzt sind.
8. Beschleunigung in der Seeschifffahrt
In der Seeschifffahrt erfahren Schiffe beim Anlaufen aus dem Hafen und beim Anhalten eine Beschleunigung.
Die Beschleunigung ist bei großen Schiffen besonders deutlich, da diese zum Beschleunigen und Abbremsen erhebliche Distanzen benötigen. Passagiere und Besatzung spüren die Beschleunigung beim Auslaufen oder Anlegen des Schiffes sowie bei Manövern auf See.
9. Beschleunigung in Wissenschaft und Technologie
In der Teilchenphysik üben Teilchenbeschleuniger wie der Large Hadron Collider (LHC) enorme Beschleunigungen auf subatomare Teilchen aus, um deren Verhalten zu untersuchen.
In der Technik erzeugen Strahltriebwerke und Weltraumraketen Beschleunigung, um Flugzeuge und Raumfahrzeuge anzutreiben.
