Geschwindigkeit – die gleichförmige Bewegung
Die Geschwindigkeit gibt an, wie schnell sich ein Körper bewegt, also welche Strecke er in einer bestimmten Zeit zurücklegt. Ein Sprinter schafft rund 10 Meter pro Sekunde, eine Schnecke etwa einen Millimeter.
Die Formel v = s / t
v = s / t Geschwindigkeit = Strecke geteilt durch Zeit
Dabei ist s die zurückgelegte Strecke (in m), t die benötigte Zeit (in s) und v die Geschwindigkeit (in m/s). Im Alltag ist km/h üblicher. Es gilt:
Merke
1 m/s = 3,6 km/h. Von m/s nach km/h: mal 3,6. Von km/h nach m/s: geteilt durch 3,6.
Beispiel: Schulweg mit dem Fahrrad
Lena fährt 4,5 km in 18 Minuten. Wie schnell ist sie im Durchschnitt?
Gegeben: s = 4,5 km = 4500 m, t = 18 min = 1080 s.
v = 4500 m / 1080 s ≈ 4,2 m/s ≈ 15 km/h.
Durch Umstellen bekommst Du auch Strecke und Zeit: s = v · t und t = s / v. Das Umstellen übernimmt auch der Geschwindigkeits-Rechner.
Gleichförmige Bewegung und Weg-Zeit-Diagramm
Bleibt die Geschwindigkeit die ganze Zeit gleich, heißt die Bewegung gleichförmig. Dann wächst die Strecke in gleichen Zeitabschnitten um gleich viel – Strecke und Zeit sind proportional. Im Weg-Zeit-Diagramm (t nach rechts, s nach oben) ergibt sich eine Gerade durch den Ursprung.
Die Steigung der Geraden ist die Geschwindigkeit: Du liest ein Steigungsdreieck ab und teilst die Strecke durch die Zeit. Ein waagerechter Abschnitt bedeutet Stillstand – die Zeit läuft, aber die Strecke wächst nicht.
Durchschnitts- und Momentangeschwindigkeit
Im Straßenverkehr ist kaum eine Fahrt gleichförmig: Ampeln, Kurven, Anfahren. Teilt man die Gesamtstrecke durch die Gesamtzeit, erhält man die Durchschnittsgeschwindigkeit. Der Tachometer zeigt dagegen die Momentangeschwindigkeit – wie schnell man genau jetzt ist.
Typischer Fehler
Durchschnittsgeschwindigkeiten einfach mitteln. Fährst Du 10 km mit 20 km/h hin und 10 km mit 30 km/h zurück, ist der Durchschnitt nicht 25 km/h: Hinweg 30 min, Rückweg 20 min, also 20 km in 50 min = 24 km/h. Für die langsame Strecke brauchst Du länger – sie zählt mehr.
Geschwindigkeiten im Vergleich
| Bewegung | ungefähr in km/h | in m/s |
|---|---|---|
| Fußgänger | 5 | 1,4 |
| Radfahrer | 18 | 5 |
| Weltrekord 100 m (Durchschnitt) | 37,6 | 10,4 |
| Auto auf der Autobahn | 130 | 36 |
| Schall in Luft | 1235 | 343 |
| Licht | 1,08 Milliarden | 300 000 000 |
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