In diesem Kinematik-Skript wird beschrieben, was man in der Physik unter dem Begriff Beschleunigung versteht. Vor allem für die Bereiche Kinematik und Kinetik ist die Beschleunigung eine der elementarsten Größen und daher von besonderer Wichtigkeit.

Was ist eine Beschleunigung?

Innerhalb der Physik wird unter Beschleunigung die momentane zeitliche Änderungsrate der Geschwindigkeit eines Körpers oder Teilchens verstanden. Die Beschleunigung ist eine gerichtete Größe und damit vektoriell. Sie nimmt eine zentrale Rolle bei der Beschreibung von Bewegungsvorgängen ein und ist vor allem für deren Zusammenhang mit Kräften von großer Bedeutung. Denn bei allen realen Bewegungsvorgängen treten Beschleunigungen auf, wie zum Beispiel bei Aufzügen, Flugzeugen und Fahrzeugen. Dabei haben sie aufgrund der Trägheitskräfte, die in diesem Zusammenhang auftreten, eine Auswirkung auf die Gegenstände und Menschen, die währenddessen befördert werden.

Auch wenn umgangssprachlich häufig nur eine Geschwindigkeitszunahme als Beschleunigung angesehen wird, so ist im Sinne der Physik jede Änderung einer Bewegung auch eine Beschleunigung. Damit sind auch die Richtungsänderung bei gleichbleibendem Geschwindigkeitsbetrag bei einer Kurvenfahrt und die Abnahme der Geschwindigkeit wie beispielsweise während des Bremsvorgangs Beschleunigungen.

Maßeinheit der Beschleunigung

Die Maßeinheit der Beschleunigung ist standardmäßig die Länge geteilt durch (Zeit)². Die dafür entsprechende SI-Einheit lautet Meter pro Quadratsekunde (m/s²). Würden wir zum Beispiel sagen, dass ein Körper mit einer konstanten Beschleunigung von 4 m/s² aus der Ruhelage heraus beschleunigt wird, dann bedeutet das, dass er sich nach 1 s mit einer Geschwindigkeit von 4 m/s bewegt, nach 2 s mit 8 m/s und so weiter.

Erdbeschleunigung

Die Angaben von Belastungsgrenzen oder Belastungen technischer Geräte können als sogenannte g-Kraft erfolgen. Diese Kraft pro Masse wird innerhalb der Physik als Vielfaches der Normfallbeschleunigung (normale Erdbeschleunigung g = 9,80665 m/s²) angegeben.

Gewichtskraft auf einen Körper mit der Masse m

Innerhalb der Geowissenschaften wird hingegen die normale Erdbeschleunigung mit der Einheit Gal versehen. Diese Einheit wurde nach Galileo Galilei benannt. 1 Gal = 0,01 m /s². Das bedeutet, die durchschnittliche Beschleunigung der Erde beträgt ca. 1000 Gal.

Beispiele – Die Erdbeschleunigung berechnen:

Zur Veranschaulichung wollen wir nun versuchen die Erdbeschleunigung einer Masse zu berechnen. In diesem Beispiel liegt ein Körper mit einer Masse von 1 kg vor. Dieser besitzt auf der Erde eine Gewichtskraft von:

Analog hierzu besitzt ein Körper mit der Masse von 50 kg auf der Erde eine Gewichtskraft von: