Geschwindigkeit in der Physik // meinstein.ch

Definition

Wenn sich ein Gegenstand bewegt, dann legt er eine Distanz in einer bestimmten Zeit zurück.
Genau so lautet auch die Definition der Geschwindigkeit v:

Zurückgelegter Weg pro dafür gebrauchte Zeit.


Auf dem Tachometer im Auto ist die Geschwindigkeit in Stundenkilometern angegeben.	Die Grundeinheiten für die Geschwindigkeit in der Physik aber sind Meter/Sekunde

Umwandlung von Stundenkilometern in Meter/Sekunde:

Nehmen wir an, wir fahren 100 Stundenkilometer auf der Autobahn. Wie schnell ist das in Meter/Sekunde?

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Die Angabe in Meter/Sekunde ist also 3,6 – mal kleiner als die Angabe in Stundenkilometern.

Von Meter/Sekunde zu Stundenkilometern multipliziere mit 3.6.
Von Stundenkilometern zu Meter/Sekunde dividere durch 3.6.

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Geschwindigkeiten in Natur und Technik

Schneckentempo 0,08 cm/s (0,0028 km/h)
1 Knoten (Schifffahrt) 0,514 m/s (1,852 km/h)
Gehen 1,5 m/s (ca. 5 km/h)
Rennen 8.3 m/s (30 km/h)
Spurt eines Gepards 30 m/s (108 km/h)
Verkehrsflugzeug 240 m/s (860 km/h)
Weltraumraktete 16’210 m/s
Lichtgeschwindigkeit ≈300’000’000 m/s oder 300’000 km/s (grösste Geschwindigkeit)

Das heisst, das Licht benötigt vom Mond zur Erde ca. eine Sekunde, von der Sonne zur Erde ganze 8 Minuten. Einen Sonnenuntergang sehen wir auf der Erde also immer erst 8 Minuten später….

Aufgaben und Lösungen

Wie lange braucht ein Rollerblader, der mit 12km/h von Wetzikon nach Pfäffikon (7.2 km) fährt?

Gegeben: v = 12 km/h, s = 7.2 km
Gesucht: t (Zeit)
Gesetze: v = s/t → t = s/v = 0,6h = 36min. (Zeitumrechnungen hier)
Der Rollerblader braucht 36 Minuten für die Fahrt.

Mit welcher durchschnittlichen Reisegeschwindigkeit ist ein Flugzeug unterwegs, dass für eine 4’500km lange Strecke eine Zeit von 11:34:43 braucht?

Gesucht ist die Geschwindigkeit v.
Umwandlung der Zeitspanne in Stunden (als Dezimalbruch):
43 sec : 60 = 0.716… min
(34 + 0.716…) min : 60 = 0.578611111… h
(11 + 0.5786111) h = 11.5786111 h
v = 4500km / 11.5786111 h = 388.65 km/h

Wie lange hat ein Skifahrer für die 3400m lange Abfahrtsstrecke, wenn er durchschnittlich eine Geschwindigkeit von 95km/h erreicht?

Gesucht ist die Zeit t.
v = s / t → t = s / v = 3.4km / 95km/h = 0.035789h
In Zeitformat umwandeln: 0.035789h ⋅ 60 = 2.147368 min
2 min + (0.147368 ⋅ 60) sec = 8.84 sec
Er braucht 2 min und 8.84 sec für die Abfahrt.

Wie weit kommt eine kleine Feldmaus, die während 2min 35s vor der bösen Katze flüchtet wenn sie mit einer Geschwindigkeit von 5.2m/s unterwegs ist?

Gesucht ist die Strecke s
Umwandlung der Zeit in Sekunden: 2 : 35 = 155 sek.
v = s / t → s = v ⋅ t = 806 Meter
Sie flieht ganze 806 Meter

Du zeltest gemütlich in einem Bergtal. Plötzlich kommt ein Gewitter auf und du hörst den Donner 9 Sekunden nach dem Blitz. Wie weit weg befindet sich das Gewitter? (Schallgeschwindigkeit 330m/s)

Gesucht: Strecke
Gesetz: s = v ⋅ t = 2970m = 2.97km
Das Gewitter ist 2.97km von dir entfernt.

Ein Sportwagen legt in 54Sekunden eine Strecke von 4590 Metern zurück. Wie gross ist die Durchschnittsgeschwindigkeit des Sportwagens?

Lösung: Die Geschwindigkeit beträgt 85 m/s.

Ein Fussgänger benötigt für einen 28 km langen Wanderweg 4 Stunden. Wie gross ist die Durchschnittsgeschwindigkeit des Fussgängers?

Lösung: Die Durchschnittsgeschwindigkeit des Fussgängers beträgt 7 km/h.

Ein Lastwagen fährt eine Strecke von 80 km mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 16 km/h. Wie lange ist er unterwegs.

Lösung: Der Lastwagen braucht 5 Stunden.

Eine Skifahrerin fährt mit einer Geschwindigkeit von 6 m/s eine Piste hinunter. Für das Abfahren der gesamten Piste benötigt sie 17 s. Wie lang ist die Piste?

Lösung: Die Länge der Piste beträgt 102 m.

Bei folgenden Aufgaben müssen Angaben teilweise in andere Masseinheiten umgerechnet werden.

Wie schnell fliegt der Ball eines Tennisprofis während der 0.318 s vom Aufschlag bis zum Aufprall auf den Boden bei einer Flugbahn von 26.6484 m?

Lösung: Der Ball fliegt mit einer Geschwindigkeit vom 83.8 m/s.

Wie schnell rast ein Rennauto, das eine 34997.6 m lange Rennstrecke in 6 min 0.8 s zurücklegt?

Lösung: Das Rennauto hat eine Geschwindigkeit von 97 m/s.

Wie weit kommt eine Läuferin in 85.6 s, wenn sie durchschnittlich 6.5 m/s schnell ist?

Lösung: Die Läuferin kommt 556.4 m weit.

Wie weit kommt ein Eisenbahnzug in 6 h 49 min, wenn die mittlere Geschwindigkeit 16.1 m/s beträgt?

Lösung: Der Eisenbahnzug kommt 395.094 km weit.

Wie weit kommt eine Rakete in 10 min 55 s, die sich mit einer Geschwindigkeit von 11 km/s von der Erde entfernt?

Lösung: Die Rakete kommt 7205 km weit.

Wie lange braucht eine Schwimmerin für 100 m, wenn sie durchschnittlich 6.1 km/h schnell ist?

Lösung: Sie benötigt ca. 59.02 s.

Wie lang braucht ein Ruderer für eine 100 m lange Strecke, wenn die Bootsgeschwindigkeit 11.4 km/h beträgt?

Lösung: Der Ruderer benötigt ca. 31.58 s.

Ein Flugzeug benötigt für eine 2847 km lange Flugstrecke 3 h 38 min. Wie gross ist seine durchschnittliche Geschwindigkeit?

Lösung: Die Geschwindigkeit des Flugzeugs beträgt ca. 783.6 km/h

Die Geschwindigkeit des Schalls in der Luft beträgt 330 m/s. Beim Aufleuchten eines Blitzes folgt der Donner nach 8.8 Sekunden. In welcher Entfernung vom Beobachter tobt das Gewitter?

Lösung: Der Blitz schlug in einer Entfernung von 2904 m ein.

35.28 km/h werden für den Sieger eines 100-m-Laufes errechnet. Gib die benötigte Zeit an.
Lösung: Der Sieger lief nach 10.2 s ins Ziel.

Du stehst auf einer Aussichtsplattform und schreist „HALLO“ in die Bergwelt, genau in Richtung einer grossen Felswand. Das Echo kommt nach rund 15 Sekunden zu dir zurück. (Schallgeschwindigkeit 330m/s). Wie weit ist die grosse Felswand von dir entfernt?

Ein erfolgreicher Velofahrer fährt an einem Rundrennen dreizehn Runden à 3240m mit einer Durchschnitts-Geschwindigkeit von 41 km/h. Wie lautet seine Siegerzeit?

Bei einer Filmvorführung werden pro Sekunde 22 Bilder projiziert. Die Filmvorführung dauert 15.2 Minuten. Berechne die Länge der Filmrolle, wenn jedes Bildchen eine Filmlänge von 7mm ausmacht.

Heinz rennt um den Pfäffikersee. Er rennt die 12.2 km mit einer Geschwindigkeit von 24.4 km/h. Nun möchte er seine Laufzeit um einen Zehntel verbessern. Berechne, wie lange er dann braucht und welche Geschwindigkeit er dabei einhalten muss.

Hannelore rennt an einem Sponsorenlauf während 15 Minuten auf einer Rundbahn. Sie möchte am Schluss mindestens 5 km zurückgelegt haben. Nach 9 Minuten hat sie aber erst 2.5 km hinter sich. Berechne, mit welcher Geschwindigkeit sie den Rest der Strecke zurücklegen muss, um ihr Ziel zu erreichen.

Am 30km Langlaufrennen startet Hanspeter genau 1 Minute nach Jakob. Im Ziel aber kommt Hanspeter ganze 3:45 Minuten früher an als Jakob. Du weisst, dass Jakob eine durchschnittliche Geschwindigkeit von 3.2 m/s erreicht hat. Berechne jetzt die Laufzeiten für beide Athleten.

Umrechnen von Geschwindigkeiten

Rechne die Geschwindigkeiten ineinander um:

1. Eine Geschwindigkeit von 485 m/s entspricht einer Geschwindigkeit von 1746 km/h.
2. Eine Geschwindigkeit von 1494 km/h entspricht einer Geschwindigkeit von 415 m/s.
3. Eine Geschwindigkeit von 1338.2 cm/s entspricht einer Geschwindigkeit von 13.382 m/s.
4. Eine Geschwindigkeit von 40 km/min entspricht einer Geschwindigkeit von 2400 km/h.
5. Eine Geschwindigkeit vom 300000 m/min entspricht einer Geschwindigkeit von 5 km/s.

Anwendung der Formel zur Berechnung der Geschwindigkeit

Für einige der Aufgaben muss die Formel zur Geschwindigkeitsberechnung umgeformt werden:
v = s : t
s = v • t
t = s : v

Aufgabe 1

Ein Sportwagen legt in 54Sekunden eine Strecke von 4590 Metern zurück. Wie gross ist die Durchschnittsgeschwindigkeit des Sportwagens?

Lösung: Die Geschwindigkeit beträgt 85 m/s.

Aufgabe 2

Ein Fussgänger benötigt für einen 28 km langen Wanderweg 4 Stunden. Wie gross ist die Durchschnittsgeschwindigkeit des Fussgängers?

Lösung: Die Durchschnittsgeschwindigkeit des Fussgängers beträgt 7 km/h.

Aufgabe 3

Ein Lastwagen fährt eine Strecke von 80 km mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 16 km/h. Wie lange ist er unterwegs.

Lösung: Der Lastwagen braucht 5 Stunden.

Aufgabe 4

Eine Skifahrerin fährt mit einer Geschwindigkeit von 6 m/s eine Piste hinunter. Für das Abfahren der gesamten Piste benötigt sie 17 s. Wie lang ist die Piste?

Lösung: Die Länge der Piste beträgt 102 m.
Weitere Aufgaben zur Geschwindigkeit

Bei diesen Aufgaben müssen Angaben teilweise in andere Masseinheiten umgerechnet werden.