ARD-alpha - Schulfernsehen


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Natur und Technik Geschwindigkeit und Beschleunigung

Manchmal scheint es, als rase in unserer gehetzten Gesellschaft die Zeit. Doch wenn wir Phänomene wie Geschwindigkeit und Beschleunigung präzise beschreiben wollen, müssen wir uns der nüchternen Wissenschaft bedienen. Ohne Mathematik und Physik geht nichts. Wir zeigen, dass das Spaß machen kann.

Von: Petra Reinold, ein Film von Hermann Deger & Wolfgang Voelker

Stand: 19.10.2012

Ein Fahrradfahrer ist im Straßenverkehr unterwegs | Bild: colourbox.com

Alles, was sich bewegt, hat eine gewisse "Schnelligkeit". Weil aber auch die Richtung der Bewegung interessant ist, bevorzugen Physiker den Begriff "Geschwindigkeit". Das ist die zurückgelegte Strecke durch die dafür benötigte Zeit. In der Wissenschaft werden aber keine ausgeschriebenen Begriffe verwendet, sondern Symbolbuchstaben: v ist gleich s durch t ; das sind die Anfangsbuchstaben der englischen Wörter velocity, space und time oder der lateinischen Wörter velocitas, spatium und tempus.

Wie schnell Mensch und Tier unterwegs sind

Die Einheit für die Geschwindigkeit ist Meter pro Sekunde. Ein Wanderer bewegt sich vielleicht mit 1,5 Meter pro Sekunde. Bergauf und über Hindernisse kann es deutlich langsamer gehen. Der Hundert-Meter-Lauf eines guten Sportlers dauert knapp 10 Sekunden. Die Geschwindigkeit der Läufer beträgt also etwa 10 Meter pro Sekunde. Radfahrer die da mithalten wollen, müssen 36 Kilometer pro Stunde fahren. Denn 10 Meter je Sekunde entsprechen 600 Meter in der Minute oder 36.000 Meter pro Stunde; das sind 36 Kilometer pro Stunde!

Ein durchs Gelände streifender Luchs ist da schon etwas schneller und auch die Tiere, die vor ihm fliehen, erreichen vielleicht 10 Meter pro Sekunde. Manchmal geht es im Tierreich aber auch sehr viel ruhiger und beschaulicher zu. Höchstens ein paar Zentimeter pro Minute schafft eine Schnecke. Rechnet man zum besseren Vergleich in Meter pro Sekunde um, dann ergibt sich eine Geschwindigkeit von ungefähr einem tausendstel Meter pro Sekunde. Die Schnecke bewältigt also eine Strecke von einem Millimeter in jeder Sekunde.

Wie Geschwindigkeiten gemessen werden

Im weiteren Verlauf der Sendung erklären wir die Funktionsweise eines Tachometers. Wie zeigen, wie Navigationsgeräte mit Satellitenhilfe Geschwindigkeiten ermitteln und begleiten Polizisten, die mit einer Laserpistole Jagd auf Temposünder machen. Und dann geht's in die Luft. Bei Flugzeugen 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.

Und was ist eine Beschleunigung?

Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit über längere Zeit sind sehr selten. Wenn beispielsweise ein Düsenjet startet, ändert sich andauernd und sehr schnell seine Geschwindigkeit. Man nennt das "Beschleunigung". Wesentlich sanfter als ein Düsenjet beschleunigt eine U-Bahn. Die kurze Strecke zum nächsten Bahnhof fährt sie dann mit etwa konstanter Geschwindigkeit. Beim Abbremsen ändert sich wieder die Geschwindigkeit - diesmal wird sie langsamer. Man bezeichnet das als "negative Beschleunigung". Am Ende der Sendung widmen wir uns der "Fallbeschleunigung" und beobachten einen abenteuerlustigen Bungeespringer.


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