Mysterien des Alltags erklärt: Die Beschleunigung im Auto

Physik hilft dir, spannende Phänomene deines Alltags besser zu verstehen. Was glaubst du, wer kommt schneller von der Ampel los: ein Auto oder ein Motorrad? Und warum?

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Mit hohen Beschleunigungswerten angeben

Klassischerweise begegnet einem der Begriff „Beschleunigung“ bei allem, was von Motoren betrieben wird: Autos, Motorräder oder sogar Weltraumraketen. Auf Autotreffen prahlt man gerne mal mit der großen Beschleunigung des eigenen Autos. Auch beim Raketenstart werden sorgfältig die Beschleunigungswerte analysiert, die auf die Astronautinnen und Astronauten wirken. Doch was ist die Beschleunigung eigentlich? Wo finden wir in unserem Alltag die größte Beschleunigung? Und wann wird sie gefährlich für uns?

Was ist die Beschleunigung?

Beschleunigung zeigt dir an, wie schnell ein Körper seine Geschwindigkeit und die Bewegungsrichtung ändern kann. Das Formelzeichen der Beschleunigung ist a und ihre Einheit ist m / s².

Allgemein gilt, je mehr Kraft F ein Körper im Verhältnis zu seiner Masse m aufbringen kann, desto größer ist auch die Beschleunigung, die er erzielen kann.

Dies liegt an dem Zusammenhang: Kraft ist Masse mal Beschleunigung: F = m · a. Also ist die Beschleunigung gleich Kraft durch Masse: a = F / m.

Wenn ein Auto und ein Motorrad an einer Ampel stehen und bei Grün gleichzeitig Gas geben, wird das Motorrad bei vergleichbarer Leistung wegen seiner größeren Beschleunigung am schnellsten die Kreuzung verlassen können. Denn: Es ist leichter.

An der Beschleunigung kannst du jedoch nicht die Höchstgeschwindigkeit eines Körpers ablesen.

Wie fühlt sich Beschleunigung an?

Du kennst das sicherlich selbst als Beifahrerin oder Beifahrer im Auto: Wenn sich die Geschwindigkeit oder die Richtung des Wagens ändert, wirst du entweder in den Sitz oder aus diesem heraus gepresst. In jeder Kurve wirst du auch nach außen gedrückt. Dein Körper wehrt sich dabei gegen die Beschleunigung des Fahrzeugs. Dieses Phänomen nennt sich „Trägheit der Masse“. Es bedeutet, dass du dich immer genau in entgegengesetzter Richtung bewegst, in der die Beschleunigung des Fahrzeuges wirkt. Das Auto fährt vorwärts und du wirst nach hinten in den Sitz gepresst.

Diese gefühlte Beschleunigung wird mit dem g-Faktor beschrieben. Dieser steht für das Vielfache des Körpergewichts, das du wahrnimmst, wenn sich die Geschwindigkeit ändert. Ein g entspricht in Deutschland etwa einer Beschleunigung von 9,81 m / s².

Wann wird’s gefährlich für den Menschen?

Die größten Beschleunigungen, die dein Körper erfahren kann, treten bei Unfällen auf. Hier reduziert sich die Geschwindigkeit des Fahrzeuges zumeist sehr schnell. Dabei überschreitet dein Körper leicht eine kritische Marke von 10 g. Über dieser Marke wird es für den menschlichen Körper sehr gefährlich: Schleudertrauma, geplatzte Adern oder Knochenbrüche sind nur einige der Folgen, die du davontragen könntest.

Wo finden wir die größten Beschleunigungen im Alltag?

Mit deinem Fahrrad kannst du – je nachdem, wie fit du bist – eine Beschleunigung von 0,1 – 0,2 g erzielen.

Im normalen Auto schaffst du immerhin fast die doppelte Beschleunigung, 0,3 – 0,4 g.

Jeder Körper, der herunterfällt, erfährt eine Beschleunigung von 1 g.

Im Motorsport schaffen Rennwagen sogar 3 – 4 g.

Deine Socken müssen im Schleudergang der Waschmaschine 600 g aushalten.

Mit der gleichen Beschleunigung springt auch ein Floh ab. Das halten Flöhe wegen ihres sehr harten Außenskeletts aber problemos aus.

Die größten Beschleunigungskräfte im Haushalt findest du übrigens nicht in der Waschmaschine: Die Nähmaschine beschleunigt mit bis zu 6000 g die Nadel.

Aber nichts aus dem menschlichen Alltag kommt auch nur annähernd an die Beschleunigungswerte heran, die die kleinsten Lebewesen unseres Planeten erzielen können. In der Haut der Nesseltiere (zum Beispiel: Süßwasserpolypen, Quallen, Anemonen, Korallen), finden sich Nesselzellen. In diesen Zellen befindet sich ein kleiner Stachel, der mit unglaublichen 5,4 Millionen g beschleunigt wird, wenn er aus dem Körper gepresst wird. Mit diesem Stachel fangen Nesseltiere ihre Beute.

Die größte Beschleunigung, die überhaupt auf der Erde erreicht werden kann, geschieht nicht etwa im Rennwagen oder beim Raketenstart: Teilchen, wie Elektronen, die im elektrischen Feld eines Kondensators beschleunigt werden, erreichen noch viel schneller ihre Endgeschwindigkeit. Hier kommt das Verhältnis von wirkender Kraft zur Masse des Körpers besonders zum Tragen. Sie sind auch viel kleiner und leichter als eine riesige Rakete.

Ich hoffe, dir hat dieser kleine Exkurs zum Thema Beschleunigung gefallen und du verstehst nun diese physikalische Größe etwas besser. Weiter unten findest du sofatutor-Videos zum Thema Beschleunigung!