Warum ist hier v=2s/t und nicht wie nach Formeldreieck v=s/t?

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v=s/t gilt für konstante Geschwindigkeit, nicht für eine beschleunigte Bewegung.



ist die mittlere Geschwindigkeit.

Bei einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung (von v=0 weg) ist die mittlere Geschwindigkeit aber die Hälfte der Endgeschwindigkeit v:



Daraus folgt dein Zusammenhang.

Weil bei der Beschleunigung die Geschwindigkeit zunimmt. Beispiel: Anfangsgeschwindigkeit Null, Endgeschwindigkeit 10 m/s, das ergibt über den gesamten Weg eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 5 m/s, was s/t entspricht. Die Endgeschwindigkeit beträgt jedoch das Doppelte, was 2s/t entspricht.

Rechne die Durchschnittsgeschwindigkeit von 400 m pro Minute in m/s um und verdopple sie, dann hast du die Endgeschwindigkeit nach einer Minute.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung

Der Zug wird konstant beschleunigt, nicht?

Das bedeutet, dass in einem Zeitschritt dt die Geschwindigkeit von v(t) auf

v(t+dt) = v(t) + a * dt

wächst. Anders ausgedrückt ist

dv = v(t+dt) - v(t) = a * dt

bzw

v(t) = v(0) + a * t.

Der Zug steht zum Zeitpunkt t=0. Wir haben also

v(t) = a * t.

In der Zeit dt legt der Zug ein Wegstück

ds = s(t+dt) - s(t) = v(t) * dt = a * t * dt

zurück. Beachte dass

d(t^2) = 2 * t * dt.

Es folgt also

s(t) = s(0) + 1/2 * a * t^2 = s(0) + 1/2 * v(t) * t.

Verwenden wir die Randbedingung s(0) = 0, erhalten wir schließlich

s(t) = 1/2 * v(t) * t bzw. v(t) = 2 * s(t) / t.

Weil Deine Formel nur die durchschnittliche Geschwindigkeit liefern würde. v ist hier aber nicht konstant und es wird die maximale Geschwindigkeit gesucht.

Diese ergibt sich aus den Formeln:

I: v = a * t und II: s = a/2 t². Löse I nach a auf: a = v/t und setze es in II ein und Du erhältst: s = (v/t)/2 * t². Es kürzt sich t einmal weg und ergibt s = v/2 * t. Löse nach v auf und Du hast: v = 2s/t