Beschleunigung in der Physik – Definition, Berechnung und Beispiele

Die Beschleunigung in der Physik misst die Geschwindigkeitsänderung eines Körpers. Es ist eine vektorielle Größe mit Formelzeichen a. Erfahre, wie sie berechnet wird und was eine positive oder negative Beschleunigung bedeutet.

Inhaltsverzeichnis zum Thema Beschleunigung

Das Quiz zum Thema: Beschleunigung

Was gibt die Beschleunigung in der Physik an?

Frage 1 von 4

Wie wird die Beschleunigung als Größe in der Physik dargestellt?

Frage 2 von 4

In welchen Einheiten kann die Beschleunigung berechnet werden?

Frage 3 von 4

Was passiert, wenn sich die Richtung oder der Betrag der Geschwindigkeit ändert?

Frage 4 von 4

Beschleunigung im Überblick

  • Als Beschleunigung wird die Geschwindigkeitsänderung eines Körpers bezeichnet.
  • Ändert sich der Betrag oder die Richtung der Geschwindigkeit oder beide Größen, liegt eine Beschleunigung vor.

  • Die Beschleunigung besitzt das Formelzeichen a und wird in der Einheit \frac{\text{m}}{\text{s}^2} angegeben.
  • Zur Berechnung der Beschleunigung können verschiedene Formel genutzt werden, deren Anwendbarkeit von den physikalischen Gegebenheiten abhängt:
    a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}, a = \dfrac{F}{m}, a = \dfrac{v^{2}}{2s}

Beschleunigung: Lernvideo

Quelle sofatutor.com

Beschleunigung – Definition

Die Beschleunigung gibt die Geschwindigkeitsänderung eines Körpers an. Bei der Beschleunigung handelt es sich um eine vektorielle Größe. Das bedeutet, die Beschleunigung hat einen Betrag und eine Richtung. Eine Beschleunigung liegt vor, wenn sich der Betrag einer Geschwindigkeit oder die Richtung einer Geschwindigkeit oder beides ändert. 

Das Formelzeichen für die Beschleunigung ist a und sie wird in der Einheit \frac{\text{m}}{\text{s}^2} (Meter pro Sekunde zum Quadrat) angegeben.

Man unterscheidet zwischen gleichmäßig und ungleichmäßig beschleunigter Bewegung

  • Gleichmäßig beschleunigte Bewegung: Die Beschleunigung ist konstant und der für die Beschleunigung angegebene Wert gilt für jeden Zeitpunkt der Bewegung.
  • Ungleichmäßig beschleunigte Bewegung: Die Beschleunigung ist nicht konstant. Der angegebene Wert ist in diesem Fall entweder die mittlere Beschleunigung oder nur für einen konkreten Zeitpunkt der Bewegung gültig.  

Da eine Beschleunigung immer dann vorliegt, wenn sich der Betrag oder die Geschwindigkeit oder beide Größen ändern, handelt es sich bei einer krummlinigen oder kreisförmigen Bewegung immer um eine beschleunigte Bewegung. Die Richtung der Geschwindigkeit ändert sich in beiden Fällen.

Bei einer geradlinigen Bewegung liegt dann eine Beschleunigung vor, wenn sich der Betrag der Geschwindigkeit ändert. Somit handelt es sich auch um eine beschleunigte Bewegung, wenn die Geschwindigkeit abnimmt. In diesem Fall spricht man auch von einer verzögerten Bewegung oder einer Bewegung mit negativer Beschleunigung.

Bei der Beschleunigung verrichtete Arbeit nennen wir Beschleunigungsarbeit. Mehr darüber lernst du im Text Beschleunigungsarbeit. 

Beschleunigung – Formeln

Um die Beschleunigung a zu berechnen, nutzen wir die Formel:

a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}

Hierbei ist \Delta v die Geschwindigkeitsänderung und \Delta t das Zeitintervall. Bei einer ungleichmäßig beschleunigten Bewegung kann mit dieser Formel die durchschnittliche Beschleunigung berechnet werden.

Sind die Masse m sowie die auf den Körper wirkende beschleunigende Kraft F bekannt, kann die Beschleunigung a auch mit der folgenden Formel berechnet werden:

a = \dfrac{F}{m}

Startet ein Körper aus der Ruhe (v=0) heraus mit einer gleichmäßigen Beschleunigung, kann die Beschleunigung auch mithilfe der zurückgelegten Strecke s und der erreichten Geschwindigkeit v berechnet werden:

a = \dfrac{v^{2}}{2s}

Hat der Körper bereits eine Geschwindigkeit v_0, bevor er beschleunigt, lässt sich die Beschleunigung wie folgt berechnen:

a=\dfrac{v^2-{v_0}^2}{2s}

Bei der Berechnung einer verzögerten Beschleunigung müssen in den Formeln die Vorzeichen beachtet werden. Verzögerte (negative) Beschleunigungen werden mit einem negativen Vorzeichen angegeben.

Beschleunigung – Beispiele

Betrachten wir ein Auto, das mit einer Geschwindigkeit von 120\,\frac{\text{km}}{\text{h}} auf der Autobahn fährt. Fährt es konstant mit dieser Geschwindigkeit, liegt seine Beschleunigung bei a=0. Es erfährt also keine Beschleunigung.
Um jedoch vom Stand zu dieser Geschwindigkeit zu gelangen, musste es erst einmal beschleunigt werden. Die Geschwindigkeit nimmt über die Zeit zu, es gilt also a>0. Das Auto erfährt eine positive Beschleunigung.
Wird das Auto am Ende wieder zum Stehen gebracht, verringert sich seine Geschwindigkeit mit der Zeit. Wir sprechen von einer negativen Beschleunigung a<0.

Phasen der Beschleunigung

In der folgenden Tabelle sind Beispiele für Beschleunigungen aus dem Alltag aufgezeigt. Es handelt sich dabei um Beispielwerte. Die Beschleunigung eines anfahrenden oder bremsenden Autos hängt unter anderem vom Autotyp und dem Straßenbelag ab.

Beispiel Beschleunigung in \frac{\text{m}}{\text{s}^{2}}
anfahrendes Auto 2
bremsendes Auto –7
Erdbeschleunigung 9,81
Sprinter beim Starten 2,1
Gepard bis 11

Bei der Erdbeschleunigung handelt es sich um die Beschleunigung, die ein fallender Körper auf der Erde erfährt. 

Gemessen werden können diese Beschleunigungen mithilfe eines sogenannten Beschleunigungsmessers. Dieses Messgerät misst die Augenblicksbeschleunigung, das heißt die Beschleunigung, die genau in diesem Moment wirkt. Aus den Messdaten über einen bestimmten Zeitraum kann dann ebenfalls eine durchschnittliche Beschleunigung berechnet werden. 

Der menschliche Körper hält nur eine gewisse Beschleunigung ohne negative Folgen aus. Ist die Beschleunigung zu stark, leiden der Blutkreislauf und die Atmung darunter. Die Atmung fällt schwerer und es kann bei zu hoher Beschleunigung sogar zu Sehstörungen und Bewusstlosigkeit kommen. Aber auch für das Skelett und die Muskulatur ist die hohe Beschleunigung anstrengend. Im Alltag begegnen uns solche kritischen Beschleunigungen kaum, da es besonders die Beschleunigung nach oben betrifft. Pilotinnen und Piloten und Astronautinnen und Astronauten sind diesen Beschleunigungen teilweise jedoch längere Zeit ausgesetzt. Spezielle Trainings bereiten sie und ihren Körper darauf vor. 

Häufig gestellte Fragen zum Thema Beschleunigung

In der Physik ist a das Formelzeichen für die Beschleunigung.

Die Beschleunigung gibt die Änderung der Geschwindigkeit eines Körpers an. Da es sich um eine vektorielle Größe handelt, besitzt die Beschleunigung einen Betrag und eine Richtung.
Die Beschleunigung wird in der Einheit \frac{\text{m}}{\text{s}^2} (Meter pro Sekunde zum Quadrat) angegeben.

Die Beschleunigung wird als Zahlenwert mit der Einheit \frac{\text{m}}{\text{s}^2} (Meter pro Sekunde zum Quadrat) angegeben.

Während die Geschwindigkeit angibt, wie schnell sich etwas bewegt, gibt die Beschleunigung die Änderung der Geschwindigkeit eines Körpers an.

Die Beschleunigung lässt sich mit den folgenden Formeln berechnen:
a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}, a = \dfrac{F}{m}, a = \dfrac{v^{2}}{2s}

Um die durchschnittliche Beschleunigung zu berechnen, benötigt man die Geschwindigkeitsänderung \Delta v über einen bestimmten Zeitraum \Delta t. Mit der Formel a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t} lässt sich dann die durchschnittliche Beschleunigung berechnen.

Die Beschleunigung in einem konkreten Moment kann mithilfe eines Beschleunigungsmessers gemessen werden.

Eine Bewegung ist dann beschleunigt, wenn sich die Richtung oder der Betrag der Geschwindigkeit oder beide Größen ändern.

Ein Körper kann nur dann beschleunigt werden, wenn Arbeit verrichtet wird. Die bei der Beschleunigung verrichtete Arbeit nennen wir Beschleunigungsarbeit. Diese sorgt dafür, dass ein Körper die Geschwindigkeit oder Richtung seiner Bewegung ändert.

Bei zu starker Beschleunigung kann es zu Atembeschwerden kommen, der Blutkreislauf des Menschen leidet darunter. Aber auch für das Skelett und die Muskulatur ist die hohe Beschleunigung eine Belastung.

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