Geschwindigkeitsbestimmung
Inhalt
Mit einem Tachometer
Der Blick auf einen Tachometer ist die einfachste Methode, die Geschwindigkeit zu bestimmen. Jedes Auto besitzt einen Tachometer und vielleicht hast du selbst einen auf deinem Fahrrad. Doch wie berechnet der Tachometer, wie schnell das Auto oder das Rad unterwegs ist?
Der Tachometer errechnet die Geschwindigkeit aus dem Weg, den das Auto in einer bestimmten Zeit zurücklegt. Die Strecke, die ein Auto fährt, wird allerdings über einen Umweg bestimmt. Der Tachometer zählt, wie oft sich die Räder in einer bestimmten Zeit drehen. Da der Umfang der Räder bekannt ist, kann der Tachometer daraus die gefahrene Distanz und dann die Geschwindigkeit berechnen.
Geschwindigkeit einhalten
Wenn du einen Tachometer auf deinem Fahrrad hast, dann mache folgende Übung:
Versuche, eine bestimmte Strecke möglichst genau mit 10 km/h zu fahren.
Schreibe auf, was du beobachtet hast.
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Man kann die Geschwindigkeit in Kilometer pro Stunde oder in Meter pro Sekunde angeben. Will man von m/s auf km/h umrechnen, muss man mit 3,6 multiplizieren. Durch 3,6 muss man dividieren, wenn man aus km/h den Wert in m/s erhalten will.
Gehe 1 m/s
Miss am Boden eine Strecke von 3 m ab!
Versuche, diese Strecke in 3 Sekunden abzugehen.
Zähle dabei „21, 22, 23“. Du hast dabei die Geschwindigkeit 1 m/s gehabt!
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Durch Berechnung
Durch Berechnung
Du kannst die Geschwindigkeit aber nicht nur vom Tachometer ablesen, du kannst sie auch selbst bestimmen. Du brauchst nur den zurückgelegten Weg und die dafür benötigte Zeit zu messen. Dann musst du den Weg durch die Zeit dividieren.
Fahrt von Graz nach Wien
1 km/h bedeutet, dass man 1 km in einer Stunde zurücklegt. In dem Beispiel der Fahrt von Graz nach Wien wurden 200 km in 2 Stunden zurückgelegt.
Die Geschwindigkeit ergibt sich damit 200 km / 2 h = 100 km / h.
Genau gleich kannst du die Geschwindigkeit des Läufers berechnen. 60 m / 10 s = 6 m / s
Abkürzung
Die Berechnung der Geschwindigkeit aus einer Wegstrecke s und einer Zeitdauer t wird in der Physik durch folgende Formel angegeben:
v = $ \frac{s}{t} $ bzw. v = s : t
Als Formelzeichen werden die Anfangsbuchstaben der englischen Bezeichnungen verwendet.
Geschwindigkeit: v kommt von velocity
Weg: s kommt von space
Zeit: t kommt von time
Im Englischen gibt es neben velocity noch ein zweites Wort für Geschwindigkeit.
Suche es und finde den Unterschied zwischen diesen beiden Wörtern heraus.
Unterschied:
Bestimme deine Laufgeschwindigkeit.
Arbeitet in Zweiergruppen. Miss im Hof eine Strecke von 10 m ab und markiere Anfangsund Endpunkt. Laufe die Strecke entlang. Eine Mitschülerin oder ein Mitschüler soll die Zeit stoppen.
Berechne mit Hilfe der Formel deine Geschwindigkeit (in m/s).
Gib deine Geschwindigkeit in km/h an.
Training
Ordne die Geschwindigkeitsangaben richtig zu.
- 10 m/s
- 25 m/s
- 40 m/s
- 30 m/s
- 15 m/s
- 90 km/h
- 108 km/h
- 36 km/h
- 144 km/h
- 54 km/h
Andere Geschwindigkeitseinheiten
In der Schifffahrt wird heute noch die Geschwindigkeit in Knoten angegeben.
1 Knoten = 1 Seemeile pro Stunde
1 Seemeile (1 sm) = 1 852 m
1 Knoten = 1,852 km/h
Ein Kreuzfahrtschiff fährt mit 22 Knoten.
Berechne die Geschwindigkeit in km/h.
Ein Rennboot
Ein Rennboot kommt in ¼ Stunde 50 km weit.
Gib seine Geschwindigkeit in Knoten an.
Die Geschwindigkeit eines Läufers ist mit 6 m/s angegeben.
Rechne diese Geschwindigkeit in km/h um.
Berechne die Geschwindigkeiten!
Fahrt von Bregenz nach Innsbruck:
s = 200 km
t = 2 h
Fahrt von Salzburg nach Wien:
s = 325 km
t = 3 h
Berechnungen mit der Geschwindigkeit
Mit der Formel v = $ \frac{s}{t} $ kannst du aus der Strecke und der Zeit die Geschwindigkeit berechnen.
So berechnest du die benötigte Zeit: t = $ \frac{s}{t} $
Wenn du die Strecke und die Geschwindigkeit kennst, kannst du die benötigte Zeit berechnen.
Du achtest darauf, dass der Weg in km und die Geschwindigkeit in km/h gegeben ist.
Dann dividierst du die Strecke durch die Geschwindigkeit. Du erhältst die Zeit in Stunden.
Wenn die Geschwindigkeit in m/s gegeben ist, musst du den Weg in m umwandeln. Du erhältst dann die Zeit in Sekunden.
So berechnest du die zurückgelegte Strecke: s = v · t
Wenn du die Geschwindigkeit und die Zeit kennst, kannst du den Weg berechnen.
Wenn die Geschwindigkeit in km/h angegeben ist, muss die Zeit in Stunden eingegeben werden. Du multiplizierst die Geschwindigkeit mit der Zeit. Du erhältst den Weg in km.
Wenn die Geschwindigkeit in m/s angegeben ist, muss die Zeit in Sekunden eingegeben werden. Du multiplizierst die Geschwindigkeit mit der Zeit und erhältst den Weg in m.
Der nächste Supermarkt
Der nächste Supermarkt ist 4 km entfernt.
Schätze, wie lange du dorthin brauchst, wenn du gehst.
Schätze, wie lange du dorthin brauchst, wenn du mit dem Rad fährst.
Schätze, wie lange du dorthin brauchst, wenn du mit einem Auto mitfahren kannst.
Du fährst mit deinem Fahrrad mit einer Geschwindigkeit von 21 km/h.
Berechne, wie weit du in 2 Stunden kommst.
Berechne, wie weit du in 20 Minuten kommst.
Berechne, wie weit du in 2 Minuten kommst.
Lichtgeschwindigkeit
Das Licht breitet sich mit der unglaublichen Geschwindigkeit von 300 000 km/s aus.
Bei den ersten Mondmissionen wurde am Mond ein Spiegel aufgestellt.
Der Mond ist 384 400 km von der Erde entfernt.
Wie lange braucht Licht von der Erde zum Mond?
Kreuze die richtige Antwort an.
In diesem Raster sind elf Begriffe aus dieser Einheit verborgen, waagrecht und senkrecht. Suche sie heraus, markiere die Felder und schreibe die Wörter in dein Heft.
Richtig oder falsch?
Markiere das Zutreffende.
| richtig | falsch | |
|---|---|---|
| Geschwindigkeit ist Zeit dividiert durch Weg. (V / S) | ||
| Je größer die Geschwindigkeit ist, desto kürzer ist die Zeit für die gleiche Strecke. (C / L) | ||
| Weg ist Geschwindigkeit durch Zeit. (L / H) | ||
| 1 km/h = 3,6 m/s (E / N) | ||
| 1 m/s = 3,6 km/h (E / A) | ||
| Geschwindigkeit ist Weg dividiert durch Zeit. (L / P) | ||
| Je schneller man fährt, desto länger braucht man für die gleiche Strecke. (Z / L) |
Die Buchstaben der richtigen Antworten ergeben in der richtigen Reihenfolge das Lösungswort:
Marathonlauf
Marathon ist ein kleiner Ort an der Ostküste Griechenlands. Dort wurden 490 v. Chr. die Perser von den Griechen besiegt. Der Marathonlauf gründet auf der Sage, dass nach der Schlacht der Grieche Pheidippides mit der Siegesbotschaft nach Athen gelaufen und dort tot zusammengebrochen sei. Athen ist 42,2 km von Marathon entfernt.
Nimm an, dass Pheidippides in seiner Rüstung nur eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 2 m/s laufen konnte.
Berechne, wie lange er bis Athen gebraucht hat.
Hinweis: Rechne zuerst die Geschwindigkeit in km/h um.
Für den Marathonlauf gibt es keinen offiziellen Weltrekord, weil man die verschiedenen Strecken nicht vergleichen kann. Die Distanz beträgt aber immer 42,2 km.
Robert Chemosin aus Kenia hat 2016 den Wiener City-Marathon mit einer Zeit von 2 h 09 min 04 s gewonnen.
Berechne, wie groß die Durchschnittsgeschwindigkeit des Siegers war.
Hinweis: Rechne zuerst in die passenden Einheiten um.
Als Ergebnis erhältst du die Geschwindigkeit in m/s:
Rechne dann in km/h um:
Tachometer
Beim erstmaligen Befestigen des Tachometers auf dem Fahrrad muss man den Reifendurchmesser eingeben.
Schreibe eine mögliche Erklärung auf.
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Laserpistole
Damit werden im Straßenverkehr Geschwindigkeiten gemessen. Es werden elektromagnetische Wellen ausgesandt und vom Fahrzeug zurückgeworfen. Sie breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Die Zeit, die diese Wellen für die Strecke von der Laserpistole bis zum Auto und wieder zurück benötigen, wird gemessen. Daraus wird die Entfernung des Fahrzeugs bestimmt.
Diese Messung wird nach einer bestimmten kurzen Zeit wiederholt. Aus der Änderung der Entfernung wird die Geschwindigkeit berechnet. Ist die zweite gemessene Entfernung größer als die erste, hat sich das Fahrzeug von der Laserpistole entfernt. Ist sie kleiner, ist das Fahrzeug näher gekommen.
Bei einer Geschindigkeitskontrolle …
Bei einer Geschwindigkeitskontrolle mit der Laserpistole wird bei der ersten Messung eine Entfernung des Fahrzeuges von 80 m gemessen. Bei der zweiten Messung nach 0,1 s ist das Fahrzeug 79 m entfernt. Berechne die gemessene Geschwindigkeit.
Bei einer Geschwindigkeitskontrolle mit der Laserpistole wird bei der ersten Messung eine Entfernung des Fahrzeuges von 60 m gemessen. Bei der zweiten Messung nach 0,1 s ist das Fahrzeug 63 m entfernt. Berechne die gemessene Geschwindigkeit.
Merke
Die Geschwindigkeit wird berechnet als Division von Wegstrecke durch entsprechende Zeitdauer.
