BG/BRG Gmünd

Beschleunigung

Von Redl Bernhard

Müller Michaela

Thor Stephanie

Pollack Markus

Die Beschleunigung

Die Beschleunigung ist eine der Kerngrößen der klassischen Mechanik, durch die erstmals von Isaac Newton der Zusammenhang zwischen Kraft und Masse beschrieben wurde.

Definition der Beschleunigung

Beschleunigung=Änderung der Geschwindigkeit pro Zeiteinheitnegative Beschleunigung = Verzögerung (oder auch Bremsen)

Beschleunigung = Geschwindigkeit durch Zeit

Anfangsgeschwindigkeit ist 0 in 10 Sekunden von 0 auf 30 m/s ---> Beschl.=30 m/s durch 10 Sekunden

-->a = 3,0 m/s²

Konstante Beschleunigung

konstante BeschleunigungBeschleunigung:

wird man nach einer bestimmten Zeit um X m/s schneller/langsamer, d.h. die GeschwindigkeitGeschwindigkeit ist nicht konstantkonstante Geschwindigkeit: Geschwindigkeit:

ein Auto legt in einer bestimmten Zeit immer die gleiche Strecke zurück --> keine BeschleunigungBeschleunigung

Gleichmäßig beschleunigte Bewegung

s=a/2*t2

s......Weg a......Beschleunigung t........Zeit

Konstante Beschleunigung

.....ergibt eine lineare Zunahme der Geschwindikeit mit der Zeit....

Daraus folgt a = v/t

Konstante Beschleunigung

Zeitlich konstante Geschwindigkeit bedeutet das a(die Beschleunigung) gleich bleibt.

Konstante Beschleunigung

Beschleunigte Bewegung

x…..Weg a/2.t2

v…..Geschw. a·t

a…..Beschl. konstant

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Beschleunigung

Freier Fall

Formel: s = g/2.t²s...Streckeg...Fallbeschleunigung t.....Zeit

Wenn ein Gegenstand zu Boden fällt hat er eine konstante Beschl.:g=9,81m/s2

Bsp: Jemand springt von einem 5m hohen Turm.

Wie lange dauert es bis er im Wasser aufkommt?

t=2s/g=1 Nach ungefähr 1 sek. kommt er auf

Freier Fall

Beschleunigung mit konstanter Erdbeschleunigung

Einheiten der Beschleunigung

[a] = 1m/s² = 0,1g

oder 1g = 10m/s²

2g = 20m/s²

Bsp.:Raketenstart: 1,6g = 16m/s²

Freier Fall

Versuch:

Ball wurde aus dem zweiten Stock (ca.11m) fallen gelassen!

Schwerelos

Bezüge zum Alltag

Beim Bungeejumping Beim

Fallschirmspringen im Freien Fall

Wenn irgendetwas hinunter fällt

Autos Achterbahnen Raketenstart

Fallschirmspringen

Turmspringer vom 10-m-Brett beschleunigt gleichmäßig

Fallschirmspringer im Freien Fall bewegen sich dagegen nach er bestimmten Zeit mit konstanter Geschwindigkeit

Fallschirmspringen ist eine Bewegung mit einer konstanten Erdbeschleunigung

Beschleunigung

Es gibt geradlinige Beschleunigungen (Bremsen und Wegfahren)

bei einer Kurve wirken Zentripetal- und Zentrifugalkraft auf einen Körper

Beschleunigung am Körper

ab 7g gefährlichbei 7g wiegt 7mal so viel80 kg schwerer Mann wird mit 7g

beschleunigt wiegt 560kg (Kraft=Masse*Beschleunigung)

Sprung

Versuch:

Sprung vom Sessel

ohne abfedern

kurz Freier Fall sichtbar

Impuls in einem nicht abgeschlossenen System

Versuch: Ball wurde 3 mal aus 2m Höhe fallen gelassen.

1. ohne zu fangen

2. mit abfedern

3. mit völligem abfedern

Kraft und Impuls

F=p/t

F=p/t

Beschleunigungen und der menschliche Körper

Achterbahn

die älteste AchterbahnTivoli: in Kopenhagen (seit 1914)

Reiz: Kräfte die am Körper wirken

Ursache: starke Beschleunigungen

Größte und schnellste Achterbahn

Top Thrill Dragster (Cedar Point, Ohio)

derzeit höchster und schnellster Coaster der Welt

Höchstgeschwindigkeiten über 170 km/h

Neue Bahnen

Giga Coaster: 95m hoch

200km/h (im freien Fall)Visierhelm (Schutz vor Insekten)man hängt frei unter der Bahn (sitzt

nicht im Wagen)max. Beschleunigung: 5-6g

Neue Bahnen

Warum “ROLLER COASTER“?

Der Begriff ”Roller Coaster” wurde von Thompson geprägt

sind kleine Kutter, welche an der Küste entlangfuhren, um Sachen zu transportieren

Thompsons Attraktionen standen auch auch an Küsten (Scenic Railways)” rollende Kutter” Begriff wurde schnell eingebürgert

Formel 1

Formel-1-Bolide beschleunigt in 2,8 Sekunden von 0 auf 100 (a=1g)

nach 4,2 Sekunden bereits160 km/h

nach Bremsung bei 110 km/h steht das Auto nach zwei Sekunden

Formel1

BMW-Williams FW26 Gewicht: 605 kg Leistung: ca. 900 PS Beschleunigung: von

0 auf 200 km/h in weniger als 5 Sekunden (1,1g)

Vergleich

BMW 645 CiKraftstoff: BenzinBeschleunigung 0-100 (in Sek.): 6,1 (a=0.4g)Höchstgeschwindigkeit: 250 km/h

Chrysler Sebring 2,0 LX Kraftstoff: Benzin

Beschleunigung 0-100 (in Sek.): 12,3 (a=0,2g) Höchstgeschwindigkeit: 200 km/h

Peugeot 307cc Kraftstoff: BenzinBeschleunigung 0-100 (in Sek.): 12,7 (a=0,2g)

Höchstgeschwindigkeit: 191 km/h

Porsche BoxsterKraftstoff: BenzinBeschleunigung 0-100 (in Sek.): 6,4 (a=0,4g)Höchstgeschwindigkeit: 253 km/h

Flugzeug gegen Pkw

Auf der Startbahn eines Flughafens liefern sich ein Flugzeug und ein Pkw ein Beschleunigungsduell.

Die Anfangsbeschleunigung des Pkw ist zwar höher, aber nach wenigen Sekunden hat das Flugzeug bereits die gleiche Geschwindigkeit und wenig später auch in Bezug auf den Weg aufgeholt.

Flugzeug gegen Pkw

Raketenstart

Antrieb( Kombination Wasserstoff und Sauerstoff)

müssen 99,6 Prozent der Energie in Schub umgesetzt werden -> sonst erreicht Rakete nicht die erforderliche Höhe

Beschleunigung des Flugkörpers von null auf 28.200 km/h und den Eintritt ins Weltall 8,5 Minuten nach dem Start (a=1,6g)

Beschleunigung im Space Shot

Space Shot ist etwa 65m hoch

Sitze können auf ihrer Fahrtstrecke bis zu 15m/s erreichen

die Sitze werden in 0.5s auf die Gesch. von 10m/s beschleunigt (a= 2g)

Dragster-Rennen

Bei einem Dragster-Rennen erreichen die Fahrzeuge in 5,5 s eine Geschwindigkeit von 411 km/h (a=2,1g)

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Was ist Schwerelosigkeit ?

Als Schwerelosigkeit wird ein Zustand bezeichnet, bei dem ein Körper keine wahrnehmbaren Wirkungen der Gravitation hat !

Fallschirmsprung (im freien Fall)

Im Sturzflug, wenn das Flugzeug antriebslos in einer parabelförmigen Flugbahn Richtung Erde gleitet. (Parabelflug)

Bei allen Raumflugkörpern, die in einem Orbit

einen Himmelskörper umkreisen

Auch beim Turmspringen und natürlich auch beim Bungee-Jumping

Beim Schwimmen und Tauchen

Wo kommt Schwerelosigkeit vor?

Experimente

1. Fallturm: Röhre, die luftleer gepumpt wird, um die Reibung zu

verringern. In diese Röhre wird eine Kapsel gesteckt und

fallengelassen. Am Boden sind Styroporkügelchen aufgelegt um die Kapsel zu bremsen.

Die Dauer der Schwerelosigkeit beträgt dabei einige Sekunden, je nach Fallhöhe.

Fallhöhe : s = 1/2 g * t²

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