17 11 Wie komme ich von A nach B? Gehen wir noch einmal einen Schritt zurück und wiederholen wir das Wichtigste aus Kap. 11.4. Immer dann, wenn sich der Geschwindigkeitspfeil mit der Zeit nicht verändert, merkst du nichts von der Bewegung. Man spricht dann auch von einer unbeschleunigten Bewegung. Es ging also um den Fall a in B 11.29 (S. 13). In diesem Abschnitt geht es um Bewegungen, bei denen sich der Geschwindigkeitspfeil in irgendeiner Form verändert, also um die Fälle b bis d in B 11.29. Man spricht dann von einer beschleunigten Bewegung oder kurz von einer Beschleunigung. Gehen wir diese drei Fälle der Reihe nach durch. Fangen wir damit an, dass der Geschwindigkeitspfeil länger wird. Bei einem Auto würde man sagen, man „gibt Gas“. Du kann das spüren, etwa weil du in den Sitz gedrückt wirst. Je schneller die Pfeillänge wächst, desto stärker kannst du das spüren, unter Umständen sogar im Bauch. Wenn du mit einem Dragster von 0 auf 100 km/h in 0,5 Sekunden beschleunigst, solltest du vorher besser nichts frühstücken ( A 16 , B 11.42). B 11.42 a Ein Smart braucht von 0 auf 100 km/h über 15 Sekunden. Der Geschwindigkeitspfeil wird gemächlich länger. b Ein Dragster mit 0,5 Sekunden von 0 auf 100 km/h ist nur was für harte Hunde! Genau derselbe Fall liegt vor, wenn ein Lift nach oben anfährt. Der Geschwindigkeitspfeil wird auch hier länger, allerdings zeigt er in diesem Fall nach oben. Um eine Vorstellung davon bekommen, musst du B 11.42 nur um 90° nach links drehen. Auch diese Veränderung der Geschwindigkeit, also diese Beschleunigung, kannst du spüren, weil du ein bisschen in den Boden gedrückt wirst. Und natürlich kannst du sie auch messen ( A 18 ). Im Diagramm kannst du dort dann eine Zacke nach oben sehen. B 11.43 Ein Space-Shuttle-Start aus dem Jahr 1992. An Bord befinden sich 1 Astronautin und 6 Astronauten. Das SpaceShuttle-Programm wurde leider 2011 eingestellt. vorher a b nachher Ein Raketenstart (B 11.43) ist mit einem anfahrenden Lift zu vergleichen, weil die Geschwindigkeitspfeile nach oben zeigen und dabei länger werden. Der Unterschied zwischen Liftfahrt und Raketenstart ist ein bisschen so, wie der zwischen Smart und Dragster beim Wegfahren. Der zweite Fall ist der, dass der Geschwindigkeitspfeil kürzer wird (B 11.44). Im Alltag spricht man dann vom Bremsen. In der Physik spricht man aber in allen Fällen einer Geschwindigkeitsänderung immer von einer Beschleunigung. Physikalisch gesehen ist also auch Bremsen eine Beschleunigung. Das klingt natürlich schon ein wenig schräg und ist wieder ein gutes Beispiel dafür, dass Begriffe in der Physik etwas anders verwendet werden als im Alltag. Weil der Geschwindigkeitspfeil kürzer wird, spricht man auch von einer negativen Beschleunigung. B 11.44 Eine Radfahrerin bremst ab. Es ist wie in B 11.29 c. Physikalisch gesehen ist das trotzdem eine Beschleunigung! Wenn das Tempo sehr hoch und die Bremsung sehr stark ist, etwa wie beim Raketenschlitten in B 11.38, dann kann die negative Beschleunigung sehr, sehr heftig und unangenehm sein. John Paul Stapp kam bei seinem Selbstversuch am Raketenschlitten wie durch ein Wunder mit Prellungen und blutunterlaufenen Augen davon und hatte sich bald erholt. Der Extremfall einer Abbremsung, also einer negativen Beschleunigung, liegt bei einem Crash vor (B 11.45). Hier sinkt die Länge des Geschwindigkeitspfeiles in extrem kurzer Zeit ab. Die negative Beschleunigung ist daher extrem stark und kann mitunter lebensgefährlich werden. Autofirmen sind gesetzlich dazu verpflichtet, Crashtests durchzuführen um zu beweisen, dass ihre Fahrzeuge bei einem Aufprall ein gewisses Maß an Sicherheit erfüllen. B 11.45 Ein Crashtest eines Autos: Damit wird überprüft, wie sicher dieses im Falle eines Falles ist. Im Inneren siehst du einen sogenannten Dummy, mit dem die Wirkung des Aufpralls auf einen Menschen getestet wird. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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