Geschwindigkeit messen

Video: Geschwindigkeit - Messen und berechnen - Physik

Inhalt

Schritte
Methode 1 von 3: Wie man die Geschwindigkeit eines Läufers misst
Methode 2 von 3: So messen Sie die Schallgeschwindigkeit
Methode 3 von 3: So messen Sie die Windgeschwindigkeit
Tipps
Was brauchst du

Geschwindigkeit gibt an, wie schnell sich das Objekt bewegt. Die Geschwindigkeit eines Objekts ist die in einer bestimmten Zeit zurückgelegte Strecke. Normalerweise wird die Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde (m/s), Kilometer pro Stunde (km/h) oder Zentimeter pro Sekunde (cm/s) gemessen. Um die Geschwindigkeit zu messen, müssen Sie die vom Objekt zurückgelegte Entfernung und die dafür benötigte Zeit bestimmen und dann die Entfernung durch die Zeit dividieren.

Schritte

Methode 1 von 3: Wie man die Geschwindigkeit eines Läufers misst

1 Ermitteln Sie die Distanz, die der Läufer zurücklegen muss. Diese Entfernung kann aus einer bekannten Streckenlänge (zB 100 Meter) oder direkten Messungen ermittelt werden.
- Verwenden Sie ein Maßband oder einen Stab, um die unbekannte Entfernung zu bestimmen.
- Markieren Sie Start und Ziel mit Bändern oder Signalkegeln.
2 Bereiten Sie sich auf ein Experiment vor. Um die Geschwindigkeit eines Läufers zu bestimmen, muss die Zeit gemessen werden, die er benötigt, um die Zielstrecke zurückzulegen. Bitten Sie den Läufer, zu warten, bis Sie "März" sagen. - Auf diese Weise können Sie die Zeit mit einer Stoppuhr genau aufzeichnen. Stellen Sie die Stoppuhr auf Null und bitten Sie den Läufer, die Startposition einzunehmen.
- Die Zeit kann auch mit einer herkömmlichen Uhr gemessen werden, allerdings ist das Messergebnis weniger genau.
3 Geben Sie dem Läufer das Startsignal und starten Sie gleichzeitig die Stoppuhr. Versuchen Sie, diese Aktionen so genau wie möglich zu synchronisieren. Rufen Sie "März!" - und sofort die Stoppuhr einschalten. Wenn Sie dies nicht gleichzeitig tun können, geben Sie dem Läufer ein Signal zum Auflegen und versuchen Sie es erneut.
4 Stoppen Sie die Stoppuhr, sobald der Läufer die Ziellinie überquert. Beobachten Sie den Läufer genau, um nicht den Moment zu verpassen, in dem er die Ziellinie überquert. Versuchen Sie, diesen Moment so genau wie möglich aufzuzeichnen und stoppen Sie sofort die Stoppuhr.
5 Teilen Sie die vom Läufer zurückgelegte Distanz durch die Anzahl der verbrachten Sekunden. Das Ergebnis ist die Geschwindigkeit des Läufers. Die Formel zur Ermittlung der Geschwindigkeit lautet: zurückgelegte Strecke / benötigte Zeit. Angenommen, ein Läufer läuft 100 Meter in 10 Sekunden. Dann beträgt seine Geschwindigkeit 10 m / s (100 geteilt durch 10).
- Um die Geschwindigkeit des Läufers in Kilometern pro Stunde auszudrücken, multiplizieren Sie 10 m / s mit 3600 (die Anzahl der Sekunden in einer Stunde). Das Ergebnis sind 36.000 Meter pro Stunde oder 36 Kilometer pro Stunde (1 Kilometer entspricht 1.000 Metern).

Methode 2 von 3: So messen Sie die Schallgeschwindigkeit

1 Suchen Sie eine Wand, die den Schall gut reflektiert. Eine große Ziegel- oder Betonwand eignet sich gut für dieses Experiment. Um zu testen, wie die Wand Schall reflektiert, klatschen Sie in die Hände oder schreien Sie laut und achten Sie auf das Echo. Wenn Sie ein deutliches Echo hören, ist die Wand für Ihren Zweck gut.
2 Messen Sie mindestens 50 Meter von der Wand entfernt. Dieser Abstand ist notwendig, damit Sie genügend Zeit für ausreichend genaue Messungen haben. Da der Schall zuerst die Distanz von Ihnen zur Wand zurücklegt und dann wieder zu Ihnen zurückkehrt, beträgt die Distanz tatsächlich 100 Meter.
- Bestimmen Sie den Abstand mit einem Maßband. Versuchen Sie, es so genau wie möglich zu machen.
3 Klatschen Sie mit den Handflächen zusammen, während Sie das Echo von der Wand hören. Stellen Sie sich im gemessenen Abstand von der Wand auf und beginnen Sie langsam mit den Handflächen zu klatschen. Wenn Sie dies tun, hören Sie ein Echo. Beschleunigen oder verlangsamen Sie und stellen Sie den Rhythmus so ein, dass jedes nächste Klatschen dem Echo des vorherigen Klatschens entspricht.
- Wenn Sie eine vollständige Synchronität erreicht haben, hören Sie nur noch Ihr Klatschen und Sie hören nicht mehr den Klang des Echos.
4 Klatschen Sie 11 Mal in die Handflächen und notieren Sie diese Zeit mit einer Stoppuhr. Bitten Sie Ihren Freund, die Stoppuhr beim ersten Klatschen zu starten und gleichzeitig mit dem letzten zu stoppen. Wenn Sie 11 Mal schlagen, dann hat der Ton Zeit, 10 Mal die Wand zu erreichen, von dieser abzuprallen und in Form eines Echos zurückzukehren. Somit legt der Schall 10 Mal eine Entfernung von 100 Metern zurück.
- Außerdem geben 11 Klatschen Ihrem Freund genug Zeit, um die Stoppuhr genau zu starten und zu stoppen.
- Um genauere Ergebnisse zu erhalten, machen Sie dies mehrmals und ermitteln Sie den Durchschnitt. Um den Durchschnitt zu ermitteln, addieren Sie alle erhaltenen Zeitintervalle und dividieren Sie durch die Anzahl der Messungen.
5 Multiplizieren Sie die Entfernung mit 10. Da Sie 11 Mal in die Hände klatschten, reiste der Ton 10 Mal. Multiplizieren Sie 100 Meter mit 10, um 1000 Meter zu erhalten.
6 Teilen Sie die vom Geräusch zurückgelegte Strecke durch die Zeit, die Sie für das Klatschen von 11 Händen benötigt haben. Als Ergebnis erhalten Sie die Schallgeschwindigkeit, mit der es die Entfernung von Ihren Handflächen zur Wand und dann zurück zu Ihren Ohren zurückgelegt hat.
- Nehmen wir an, 11 Klatschen dauerten 2,89 Sekunden. Um die Schallgeschwindigkeit zu ermitteln, müssen Sie die Entfernung, dh 1000 Meter, durch diese Zeit dividieren. Als Ergebnis erhalten Sie 346 m / s.
- Die Schallgeschwindigkeit auf Meereshöhe beträgt 340,29 m / s. Ihr Ergebnis sollte diesem Wert nahe kommen, aber nicht unbedingt genau gleich sein, insbesondere wenn Sie sich nicht auf Meereshöhe befinden. Je höher die Höhe, desto dünner die Luft und desto langsamer breitet sich der Schall aus.
- Schall breitet sich durch Flüssigkeiten und Feststoffe schneller aus als durch Luft. Je höher die Dichte des Mediums, desto höher die Schallgeschwindigkeit.

Methode 3 von 3: So messen Sie die Windgeschwindigkeit

1 Nehmen Sie das Windmesser heraus. Ein Anemometer ist ein Gerät zur Messung der Windgeschwindigkeit. Es besteht aus 3 oder 4 Körbchen, die auf Stricknadeln montiert sind, die sich um eine Mittelachse drehen. Der Wind bläst in die Becher und dreht die Speichen. Je höher die Windgeschwindigkeit, desto schneller drehen sich die Becher um die Achse.
- Sie können ein Anemometer kaufen oder selbst herstellen.
- Um Ihr eigenes Anemometer herzustellen, nehmen Sie fünf 100-ml-Pappbecher, zwei Strohhalme, einen angespitzten Bleistift mit einem Radiergummi auf der Rückseite, einen Hefter, eine kleine spitze Sicherheitsnadel und ein Lineal. Male die Seiten einer Tasse aus, damit du sie von den anderen unterscheiden kannst.
- Stanze ein Loch in die Seite einer Tasse, etwa 2,5 Zentimeter von der Oberseite entfernt. In die fünfte Tasse vier gleichmäßig verteilte Löcher etwa 2,5 Zentimeter unter der Oberkante bohren. Stechen Sie auch ein Loch in den Boden dieser Tasse.
- Nehmen Sie eine Tasse und fädeln Sie den Strohhalm durch die Seite, so dass er etwa 2,5 Zentimeter hineingeht. Verwenden Sie einen Hefter, um den Strohhalm an der Seite des Bechers festzustecken. Führen Sie den restlichen Teil des Strohhalms durch den fünften Becher mit vier seitlichen Löchern, so dass er in ein Loch eintritt und das gegenüberliegende wieder verlässt. Stellen Sie einen zweiten Becher auf dieses Ende des Strohhalms und befestigen Sie ihn mit einem Hefter.Diese Tassen sollten in die gleiche Richtung zeigen.
- Wiederholen Sie den obigen Schritt mit den anderen beiden Tassen und fädeln Sie einen Strohhalm durch die verbleibenden zwei Löcher in der mittleren (fünften) Tasse. Diese Cups sollten auch in die gleiche Richtung zeigen.
- Fädeln Sie den Stift vorsichtig durch die Strohhalme, wo sie sich in der mittleren Tasse kreuzen.
- Schiebe deinen Bleistift durch das Loch im Boden des fünften Bechers und stecke eine Nadel in den Radiergummi. Stellen Sie sicher, dass sich das Anemometer frei dreht. Wenn sich die Trinkhalme mit den darauf befindlichen Bechern frei drehen, ist das Anemometer einsatzbereit. Wenn nicht, passen Sie die Position des Bleistifts so an, dass der Radiergummi nicht auf die Strohhalme trifft.
2 Berechnung Umfang Windmesser. Diese Länge entspricht der Strecke, die einer der Becher bei einer vollen Umdrehung des Anemometers zurücklegt. Um den Umfang eines Kreises zu berechnen, müssen Sie seinen Durchmesser messen.
- Messen Sie den Abstand von der Mittelachse des Anemometers bis zur Mitte einer der Schalen. Dies ist der Radius des Anemometers. Multiplizieren Sie den Radius mit zwei und Sie erhalten den gewünschten Durchmesser.
- Der Umfang eines Kreises ist gleich seinem Durchmesser (oder dem doppelten Radius) mal pi.
- Beträgt der Abstand zwischen der Mitte des Bechers und der Mittelachse des Anemometers beispielsweise 30 Zentimeter, fährt der Becher 2 x 30 x 3,14 in einer vollen Umdrehung (hier wird pi auf zwei Dezimalstellen gerundet) oder 188,4 Zentimeter zurück.
3 Positionieren Sie das Anemometer dort, wo der Wind weht. Der Wind sollte stark genug sein, um die Achse des Anemometers zu drehen, aber nicht zu entleeren oder umzukippen. Es kann sich lohnen, das Anemometer am Boden oder an einer starren Stange zu befestigen, damit der Bleistift senkrecht steht.
4 Zählen Sie die Umdrehungen des Anemometers über einen bestimmten Zeitraum. Stellen Sie sich neben das Windmesser und zählen Sie, wie viele Umdrehungen der bemalte Becher machen wird. Das Zeitintervall kann 5, 10, 15, 20, 30 Sekunden oder sogar eine ganze Minute betragen. Verwenden Sie für mehr Genauigkeit einen Timer.
- Wenn Sie keinen Timer haben, bitten Sie einen Freund, die Zeit zu messen, während Sie die Anzahl der Umdrehungen zählen.
- Wenn Sie ein handelsübliches Anemometer verwenden, markieren Sie eine Tasse irgendwie, um die richtige Drehzahl zu erhalten.
5 Multiplizieren Sie die Anzahl der Umdrehungen mit der Strecke, die der Becher in einer Umdrehung zurücklegt, dh mit dem Umfang des Anemometers. So finden Sie die Entfernung, die das Glas in dem von Ihnen gewählten Zeitintervall zurücklegt.
- Beträgt der Radius des Anemometers beispielsweise 30 Zentimeter, legt der Becher in einer Umdrehung 188,4 Zentimeter zurück. Wenn Sie im ausgewählten Zeitintervall 50 Umdrehungen gezählt haben, beträgt die Gesamtstrecke 50 x 188,4 = 9420 Zentimeter.
6 Teilen Sie die Gesamtstrecke durch die verstrichene Zeit. Geschwindigkeit ist definiert als die Distanz geteilt durch die Zeit, die für diese Distanz benötigt wird. Wenn Sie also die gefundene Gesamtstrecke durch das gewählte Zeitintervall dividieren, dann ermitteln Sie die aktuelle Windgeschwindigkeit.
- Wenn Sie beispielsweise die Anzahl der Umdrehungen in 10 Sekunden gezählt haben, sollten Sie die Gesamtstrecke durch 10 Sekunden teilen. Geschwindigkeit = (9420 cm / 10 s) = 942 cm / s.
- Wenn Sie 942 cm / s mit 3600 multiplizieren, erhalten Sie 3391200 cm / h, und wenn Sie durch 100.000 (die Anzahl der Zentimeter in einem Kilometer) dividieren, erhalten Sie 33,9 km / h.

Tipps

In der Physik ist Geschwindigkeit eine Vektorgröße, das heißt, sie wird nicht nur durch einen Zahlenwert, sondern auch durch die Bewegungsrichtung des Objekts bestimmt. Das Anemometer dreht sich im Kreis, zeigt also nur die Windgeschwindigkeit an und gibt keine Auskunft über seine Richtung. Die Richtung und ungefähre Geschwindigkeit des Windes lässt sich am Windsack beurteilen, der mit Luft aufgeblasen wird und in Windrichtung aufsteigt.