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Aufgabe

Zeit-Geschwindigkeit-Gesetz der gleichmäßig beschleunigten Bewegung - Formelumstellung

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

Um Aufgaben zum Zeit-Geschwindigkeit-Gesetz der gleichmäßig beschleunigten Bewegung zu lösen musst du häufig die Gleichung \(v = a \cdot t\) nach einer Größe auflösen, die unbekannt ist. Wie du das machen kannst, siehst du in der folgenden Animation.

Die Gleichung\[\color{Red}{v} = {a} \cdot {t}\]ist bereits nach \(\color{Red}{v}\) aufgelöst. Du brauchst also keine Umformungen durchzuführen.
Um die Gleichung\[{v} = \color{Red}{a} \cdot {t}\]nach \(\color{Red}{a}\) aufzulösen, musst du drei Umformungen durchführen:


Vertausche die beiden Seiten der Gleichung.
\[\color{Red}{a} \cdot {t} = {v}\]
Dividiere beide Seiten der Gleichung durch \({t}\). Schreibe diese Division aber nicht mit dem Divisionszeichen (:), sondern als Bruch, in dem \({t}\) im Nenner steht.
\[\frac{\color{Red}{a} \cdot {t}}{{t}} = \frac{{v}}{{t}}\]
Kürze den Bruch auf der linken Seite der Gleichung durch \({t}\).\[\color{Red}{a} = \frac{{v}}{{t}}\]Die Gleichung ist nach \(\color{Red}{a}\) aufgelöst.
Um die Gleichung\[{v} = {a} \cdot \color{Red}{t}\]nach \(\color{Red}{t}\) aufzulösen, musst du drei Umformungen durchführen:


Vertausche die beiden Seiten der Gleichung.
\[{a} \cdot \color{Red}{t} = {v}\]
Dividiere beide Seiten der Gleichung durch \({a}\). Schreibe diese Division aber nicht mit dem Divisionszeichen (:), sondern als Bruch, in dem \({a}\) im Nenner steht.
\[\frac{{a} \cdot \color{Red}{t}}{{a}} = \frac{{v}}{{a}}\]
Kürze den Bruch auf der linken Seite der Gleichung durch \({a}\).\[\color{Red}{t} = \frac{{v}}{{a}}\]Die Gleichung ist nach \(\color{Red}{t}\) aufgelöst.
Abb. 1 Schrittweises Auflösen des Zeit-Geschwindigkeit-Gesetzes der gleichmäßig beschleunigten Bewegung nach den drei in der Formel auftretenden Größen
a)

Ein Körper bewegt sich gleichmäßig beschleunigt mit der Beschleunigung \(15\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}^2}\).

Berechne die Geschwindigkeit, die der Körper nach der Zeit \(6{,}0\,{\rm{s}}\) erreicht hat.

b)

Ein Körper bewegt sich gleichmäßig beschleunigt und erreicht in der Zeit \(12{,}0\,\rm{s}\) eine Geschwindigkeit von \(72{,}0\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}}\).

Berechne die Beschleunigung des Körpers.

c)

Ein Körper bewegt sich gleichmäßig beschleunigt mit der Beschleunigung \(5{,}0\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}^2}\).

Berechne die Zeit, die der Körper bis zum Erreichen der Geschwindigkeit \(45\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}}\) benötigt.

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a)

Mit \(a=15\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}^2}\) und \(t=6{,}0\,{\rm{s}}\) nutzen wir das Zeit-Geschwindigkeit-Gesetz der gleichmäßig beschleunigten Bewegung\[v = a \cdot t\]Einsetzen der gegebenen Werte liefert\[v = 15\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}^2} \cdot 6{,}0\,\rm{s} = 90\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}}\]

b)

Mit \(v=72{,}0\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}}\) und \(t=12{,}0\,\rm{s}\) erhalten wir mit dem Zeit-Geschwindigkeit-Gesetz der gleichmäßig beschleunigten Bewegung\[v = a \cdot t \Leftrightarrow a = \frac{v}{t}\]Einsetzen der gegebenen Werte liefert\[a = \frac{72{,}0\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}}}{12{,}0\,\rm{s}} = 6{,}00\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}^2}\]

c)

Mit \(v=45\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}}\) und \(a=5{,}0\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}^2}\) erhalten wir mit dem Zeit-Geschwindigkeit-Gesetz der gleichmäßig beschleunigten Bewegung\[v = a \cdot t \Leftrightarrow t = \frac{v}{a}\]Einsetzen der gegebenen Werte liefert\[t = \frac{45\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}}}{5{,}0\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}^2}} = 9{,}0\,\rm{s}\]

 

Grundwissen zu dieser Aufgabe