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Wie du die Beschleunigung berechnest und welche Formeln du dafür verwendest, zeigen wir dir in unserem Video und im Beitrag.

Inhaltsübersicht

Beschleunigung berechnen einfach erklärt

Die einfachste Form der Beschleunigung ist die gleichmäßige Beschleunigung. Bei ihr bleibt die Beschleunigung über die gesamte Bewegung konstant. Um eine gleichmäßige Beschleunigung zu berechnen, brauchst du die Änderung der Geschwindigkeit Δv und die Zeitänderung Δt.

Δv berechnest du aus dem Unterschied der Startgeschwindigkeit (v1) und der Endgeschwindigkeit (v2). Der Unterschied Δt ist die Zeitspanne zwischen dem Startzeitpunkt t1 und dem Endzeitpunkt t2.

    \[a = \frac{\Delta v}{\Delta t} = \frac{v_2 - v_1}{t_2 - t_1}\]

  • Δv Geschwindigkeitsänderung
  • Δt vergangene Zeit
  • v1 Startgeschwindigkeit
  • t1 Startzeitpunkt
  • v2 Endgeschwindigkeit
  • t2 Endzeitpunkt

Ist deine Geschwindigkeit vorher (v1) höher gewesen als danach (v2), sprichst du von einem Bremsvorgang. Die Beschleunigung ist hier negativ.

Formel gleichmäßig beschleunigte Bewegung

Um die gleichmäßig beschleunigte Bewegung näher zu beschreiben, gibt es drei Gesetze. Damit kannst du zum Beispiel die Beschleunigung, die Strecke, die Geschwindigkeit oder die Zeit der Bewegung berechnen.

Formel für die gleichmäßig beschleunigte Bewegung (Geschwindigkeit-Zeit-Gesetz):

v = at + v0

  • v ist die Geschwindigkeit in Meter pro Sekunde [m/s]
  • a ist die Beschleunigung in Meter pro Sekunde Quadrat [m/s2]
  • t ist die Zeit in Sekunden [s]
  • v0 ist die Anfangsgeschwindigkeit, mit der die Beschleunigung beginnt, in Meter pro Sekunde [m/s]

Startet die Bewegung aus dem Stillstand, zum Beispiel bei einem parkenden Auto, vereinfacht sich die Formel. Die Anfangsgeschwindigkeit wird null und fällt aus der Formel raus: 

v = at

Formel für die gleichmäßig beschleunigte Bewegung (Weg-Zeit-Gesetz):

s = 0,5 • at2 +v0t + s0

  • s ist die zurückgelegte Strecke in Meter [m]
  • a ist die Beschleunigung in Meter pro Sekunde Quadrat [m/s2]
  • t ist die Zeit, wie lange du dich bewegst, in Sekunden [s]
  • v0 ist die Anfangsgeschwindigkeit, mit der die Beschleunigung beginnt, in Meter pro Sekunde [m/s]
  • s0 ist dein Anfangsweg in Meter [m]

Beginnt die Bewegung aus dem Stillstand und an einem Anfangsweg gleich null, dann vereinfacht sich die Formel: 

s = 0,5 • at2

Beschleunigung-Zeit-Gesetz (Beschleunigung ist konstant):

Dass die Beschleunigung bei der gleichmäßig beschleunigten Bewegung immer konstant bleibt, siehst du auch am Beschleunigungs-Zeit-Gesetz:

a = konstant

  • a ist die Beschleunigung in Meter pro Sekunde Quadrat [m/s2]
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Gleichmäßig beschleunigte Bewegung Beispiel

Stell dir vor, du fährst Fahrrad mit einer Anfangsgeschwindigkeit von v0 = 7 m/s. Anschließend fährst du einen Berg hinab und wirst dadurch gleichmäßig schneller. Nach der Zeit t = 10 s kommst du am Ende des Berges an und hast eine Geschwindigkeit von v = 9 m/s. Wie groß war die Beschleunigung a?

Um die Beschleunigung in diesem Beispiel zu berechnen, verwendest du das Geschwindigkeit-Zeit-Gesetz:

    \[\textcolor{blue}{v} = \textcolor{violet}{a} \cdot \textcolor{magenta}{t} + \textcolor{olive}{v_0}\]

Jetzt formst du die Gleichung nach der Beschleunigung um. Dafür subtrahierst du v0 und teilst danach durch t:

    \[\textcolor{violet}{a} = \frac{\textcolor{blue}{v} - \textcolor{olive}{v_0}}{\textcolor{magenta}{t}}\]

Du kannst die beiden Geschwindigkeit aber auch durch den Geschwindigkeitsunterschied Δv ausdrücken:

    \[ \Delta v =\textcolor{blue}{v} - \textcolor{olive}{v_0} = 2 \, \frac{\text{m}}{\text{s}} \]

Daraus erhältst du die Formel für die Beschleunigung:

    \[\textcolor{violet}{a} = \frac{\Delta v}{\textcolor{magenta}{t}}\]

Jetzt setzt du die Werte ein und achtest auf die Einheiten:

    \[\textcolor{violet}{a} = \frac{2 \, \frac{\text{m}}{\text{s}}} {\textcolor{magenta}{10 \, \text{s}}}\]

Anschließend berechnest du die Beschleunigung:

    \[\textcolor{violet}{a = 0,2 \, \frac{\text{m}}{\text{s}^2}}\]

Achtung: Wenn du die Beschleunigung ausrechnest, beachte die Einheiten. Oft wird die Geschwindigkeit in km/h angegeben. Zum Umrechnen in Meter pro Sekunde (m/s) teilst du den Wert in km/h durch den Faktor 3,6. 

    \[100\,\frac{\text{km}}{\text{h}} = \frac{100\,\frac{\text{km}}{\text{h}}}{3,6} = 27,78\,\frac{\text{m}}{\text{s}}\]

Winkelbeschleunigung

Eine Bewegung entlang einer Kurve kannst du auch mithilfe der Winkelgeschwindigkeit ω beschreiben. Die zeitliche Änderung der Winkelgeschwindigkeit nennst du dementsprechend Winkelbeschleunigung.

Wenn du wissen willst, was du dir darunter vorstellen kannst und wie du sie berechnest, dann schau dir unseren Beitrag zur Winkelbeschleunigung an.

Zum Video: Winkelbeschleunigung

Beschleunigung berechnen — häufigste Fragen

(ausklappen)
  • Was ist Beschleunigung?
    Beschleunigung ist die Änderung der Geschwindigkeit pro Zeit. Sie beschreibt, wie stark sich die Geschwindigkeit in jeder Sekunde verändert, zum Beispiel um wie viele \frac{\text{m}}{\text{s}} ein Körper pro Sekunde schneller oder langsamer wird. Bei gleichmäßiger Beschleunigung bleibt dieser Wert während der ganzen Bewegung konstant.
  • Welche Einheit hat die Beschleunigung?
    Die Einheit der Beschleunigung ist \frac{\text{m}}{\text{s}^2}. Das bedeutet: Die Geschwindigkeit ändert sich pro Sekunde um eine bestimmte Anzahl an \frac{\text{m}}{\text{s}}, also (\frac{\text{m}}{\text{s}}) pro s = \frac{\text{m}}{\text{s}^2}. Wenn die Geschwindigkeit in \frac{\text{km}}{\text{h}} gegeben ist, wird sie vor dem Rechnen in \frac{\text{m}}{\text{s}} umgerechnet.
  • Wann verwendet man das Geschwindigkeit-Zeit-Gesetz statt des Weg-Zeit-Gesetzes zur Berechnung der Beschleunigung?
    Das Geschwindigkeit-Zeit-Gesetz verwendet man zur Berechnung der Beschleunigung, wenn Anfangsgeschwindigkeit, Endgeschwindigkeit und die Zeit bekannt sind. Das Weg-Zeit-Gesetz passt dagegen, wenn die zurückgelegte Strecke zusammen mit Zeit und Anfangswerten gegeben ist. Beide Formeln gelten für gleichmäßig beschleunigte Bewegung.
  • Wie erkennt man bei einem Bremsvorgang eine negative Beschleunigung?
    Eine negative Beschleunigung erkennt man beim Bremsvorgang daran, dass die Endgeschwindigkeit kleiner ist als die Anfangsgeschwindigkeit. In der Rechnung wird dann die Geschwindigkeitsänderung (Endgeschwindigkeit minus Anfangsgeschwindigkeit) negativ, und durch eine positive Zeit geteilt bleibt das Minuszeichen erhalten. Das Vorzeichen hängt von der gewählten positiven Bewegungsrichtung ab.

Bewegungen verstehen

Das Berechnen von Beschleunigung gehört zum Themenfeld Bewegungen und ist ein wichtiger Teil der Physik. Bewegungen zeigen dir, wie sich Weg, Zeit und Geschwindigkeit gegenseitig beeinflussen. So erkennst du, wann eine Bewegung gleichförmig ist und wann sich eine Geschwindigkeit ändert. Im Ingenieurwissenschaftenbereich findest du passende Videos zu diesem und verwandten Themen.

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