alpha Lernen - Physik

Geschwindigkeit Momentan- und Durchschnittsgeschwindigkeit

Von: Katharina Putz, Rolf Herold, Petra Reinold

Stand: 12.01.2021

Schau dir zunächst das Video auf die folgenden Fragen hin an:

  • Was unterscheidet Momentan- und Durchschnittsgeschwindigkeit?
  • Wie berechnet man die Durchschnittsgeschwindigkeit am einfachsten?
  • Welche Formelsymbole treten im Zusammenhang mit der Geschwindigkeit auf?
  • Welche Einheiten sind für die Geschwindigkeit gebräuchlich?
  • Was ist mit der im Alltag gebräuchlichen Bezeichnung Stundenkilometer eigentlich gemeint?

Weiter unten findest du die Antworten zu den Fragen.

Die äußere Skala gilt für die angegebene Einheit MPH. Dies ist eine in England und Amerika gebräuchliche Einheit für die Geschwindigkeit und bedeutet miles per hour bzw. Meilen pro Stunde. Dabei entspricht eine (englische) Meile einer Entfernung von 1,6 km (Genauer Wert: 1,609344 km)

1,5 h ≠ 1h 50 min  sondern: 1,5 h = 1 h 30 min

1h 15 min ≠ 1,15 h sondern 1 h 15 min = 1h + 15/60 h = 1,25 h

1 h = 60 Minuten  |   1 Minute = 60 s   |  1 h = 3.600 s

Im Alltag gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Geschwindigkeit zu messen. Beim Fahrrad etwa bekommt der kleine Anzeigecomputer am Lenkrad seine Werte von einem Sensor, der jede Radumdrehung mit Hilfe eines Magneten misst, der an einer Speiche befestigt ist. Auch bei Zügen und bei Kraftfahrzeugen funktionieren die Tachometer immer noch auf ähnliche Weise. Die Geschwindigkeit kann man aber auch mit Hilfe von Navigationsgeräten feststellen, die den Wert aus der Abfolge von Satelliten-Positionssignalen berechnen. Etwas komplizierter ist die Sache bei Flugzeugen. Hier wird die Geschwindigkeit anhand des Luftdrucks bestimmt. Dazu ist am Rumpf oder an den Flügeln ein nach vorne gerichtetes Messröhrchen befestigt, dessen Sensor auf den Staudruck der Luft reagiert, der umso höher ist, je schneller das Flugzeug fliegt.

Die Geschwindigkeit bewegter Körper kann aber auch von einem festen Standpunkt aus ermittelt werden. Mit einer Radarpistole können hier Pistenraser dingfest gemacht werden. Die Geschwindigkeit errechnet ein Computer anhand der Reflexion von Radarwellen an den Skifahrern. Radarwellen breiten sich genau wie Laserstrahlen mit Lichtgeschwindigkeit aus. Die laufende Messung der Zeitspanne zwischen dem Aussenden und dem wieder Eintreffen eines Impulses ergibt eine zeitnahe Bestimmung der Entfernung. Die Änderung der Entfernung in einer bestimmten Zeit ist genau das Wertepaar, das die Laserpistole der Polizei zur Geschwindigkeitsmessung benötigt.

Die Lichtgeschwindigkeit c hat den unfassbaren Wert von 300.000 km oder 300 Millionen Metern pro Sekunde. Sie ist aus physikalischen Gründen die Obergrenze aller überhaupt erreichbaren Geschwindigkeiten für Gegenstände mit einer Masse.

Frage

Was unterscheidet Momentan- und Durchschnittsgeschwindigkeit?

Antwort

Die Durchschnittsgeschwindigkeit beschreibt eine Bewegung, bei der sich die Geschwindigkeit immer wieder einmal ändert, über einen längeren Zeitraum hinweg. Die Momentangeschwindigkeit (die z. B. von einem Tacho angezeigt wird) gilt nur für den jeweiligen Augenblick (und damit für ganz, ganz kurze Wegstücke bzw. Zeitintervalle).

F

Wie berechnet man die Durchschnittsgeschwindigkeit am einfachsten?

A

Man berechnet die Durchschnittsgeschwindigkeit indem man den gesamten zurückgelegten Weg durch die dafür benötigte Zeit dividiert.

F

Welche Formelsymbole treten im Zusammenhang mit der Geschwindigkeit auf?

A

Formelsymbole im Zusammenhang mit der Geschwindigkeit sind das kleine v für die Geschwindigkeit, das kleine s für die Strecke und das kleine t für die Zeit.

F

Welche Einheiten sind für die Geschwindigkeit gebräuchlich?

A

Gebräuchliche Einheiten für die Geschwindigkeit sind 1 km/h (Kilometer pro Stunde) und 1 m/s (Meter pro Sekunde) – In besonderen Bereichen werden noch andere Einheiten verwendet: England und Amerika: 1 mph (miles per hour) | Seefahrt: 1 kn (Knoten) | Luftfahrt: 1 Mach

F

Was ist mit der im Alltag gebräuchlichen Bezeichnung Stundenkilometer eigentlich gemeint?

A

Stundenkilometer bedeutet physikalisch "Stunde mal Kilometer" – gemeint ist aber "Kilometer durch Stunde"