Beschleunigung berechnen

Wenn ein Auto an der Ampel losfährt, wird es von Sekunde zu Sekunde schneller. Genau diese Änderung der Geschwindigkeit über die Zeit beschreibt die Beschleunigung. Sie sagt dir nicht, wie schnell ein Körper gerade ist, sondern wie stark sich seine Geschwindigkeit ändert – ob er also schneller oder langsamer wird und wie schnell das passiert.

Im Alltag wird der Begriff oft nur für das Schnellerwerden benutzt. In der Physik zählt aber auch das Abbremsen als Beschleunigung, nur mit umgekehrtem Vorzeichen. Ein Auto, das eine Vollbremsung hinlegt, wird stark negativ beschleunigt, seine Geschwindigkeit nimmt schnell ab. Auch eine Richtungsänderung bei gleichbleibendem Tempo ist im strengen physikalischen Sinn eine Beschleunigung, das lernst du aber erst in höheren Klassen genauer.

Beschleunigung begegnet dir überall dort, wo sich Geschwindigkeit ändert: beim Anfahren eines Zuges, beim Sprung von einer Mauer, beim Durchstarten eines Flugzeugs auf der Startbahn oder beim freien Fall eines Apfels vom Baum. Ohne den Begriff der Beschleunigung lässt sich keine dieser Bewegungen genau beschreiben.

Der häufigste Fehler ist, Geschwindigkeiten in unterschiedlichen Einheiten in die Formel einzusetzen, etwa v1 in km/h und v2 in m/s. Das Ergebnis wird dann um den Faktor 3,6 verfälscht. Rechne deshalb immer zuerst beide Geschwindigkeiten in dieselbe Einheit um, bevor du die Differenz bildest.

Ein zweiter Fehler ist, das Vorzeichen der Beschleunigung falsch zu deuten oder ganz wegzulassen. Ein negatives Ergebnis bedeutet nicht, dass etwas falsch gerechnet wurde, sondern dass der Körper abbremst. Wer bei einer Bremsaufgabe nur den Betrag angibt, verschenkt einen Teil der physikalischen Information.

Ein dritter Fehler ist die Verwechslung von Geschwindigkeit und Beschleunigung selbst. Eine hohe Geschwindigkeit bedeutet nicht automatisch eine hohe Beschleunigung – ein ICE, der seit Minuten konstant 250 km/h fährt, hat eine Beschleunigung von null, weil sich seine Geschwindigkeit nicht mehr ändert.

Den stärksten Bezug zur Beschleunigung erlebst du im Auto oder im Fahrstuhl: Wenn du beim Anfahren in den Sitz gedrückt wirst oder beim Bremsen nach vorn kippst, spürst du die Wirkung der Beschleunigung direkt am eigenen Körper. Je größer die Beschleunigung, desto stärker dieser Effekt, was Autohersteller beim Design von Sportwagen gezielt ausnutzen, um ein besonders intensives Fahrgefühl zu erzeugen.

Ein besonders wichtiger Sonderfall ist der freie Fall: Jeder Körper, der ohne Luftwiderstand fällt, wird mit derselben Beschleunigung g = 9,81 m/s² schneller, unabhängig von seiner Masse. Deshalb fallen eine Feder und ein Hammer im Vakuum gleich schnell, was Astronauten auf dem Mond eindrucksvoll vorgeführt haben. Auf der Erde bremst der Luftwiderstand leichte Körper zwar stärker ab, die Fallbeschleunigung selbst bleibt aber gleich.

Auch im Sport spielt Beschleunigung eine große Rolle: Ein Sprinter, der aus dem Startblock explosionsartig beschleunigt, gewinnt oft schon in den ersten Metern das Rennen, bevor überhaupt die Höchstgeschwindigkeit erreicht ist. Trainer messen deshalb gezielt, wie schnell Athleten von null auf eine bestimmte Geschwindigkeit kommen, nicht nur, wie schnell sie am Ende laufen.