Es ist eine Legende, dass Galileo Galilei in Pisa vom schiefen Turm Körper herabfallen ließ, um die Geschwindigkeit zu messen.
Tatsächlich arbeitete er mit einer sog. Fallrinne (einer schiefen Ebene mit einer Führung für eine Kugel). Er hatte jedoch noch keinen genauen Zeitmesser und „verlangsamte“ Bewegungen, indem er eine Kugel die Fallrinne hinunterlaufen ließ. Als Zeitmesser hatte er einen Eimer voll Wasser. Ein kleiner Wasserstrahl ergoss sich in einen Becher, und die Wassermenge während der Fallzeit wurde auf einer genauen Waage gewogen.
EXP Bestimmung von Reaktionszeiten
Die Fallbeschleunigung kann man sich zu Nutze machen um die Reaktionszeit einer Versuchsperson zu messen:
Mit einem Lineal von etwa 50 cm Länge kann man die Reaktionszeit eines Kollegen bestimmen. Man hält zunächst das Lineal an eine Wand gedrückt fest. Der Kollege soll die untere Nullmarke leicht berühren. Wenn man loslässt, dann soll er das Lineal anhalten. Dies gelingt ihm erst, nachdem das Lineal eine bestimmte Strecke durchfallen hat. Aus der Länge dieser Strecke kann man die Reaktionszeit berechnen. Führen Sie den Versuch mit mehreren Testpersonen durch.
Dürfen Autos auf einer Autobahn so dicht aufeinander auffahren, wie hier in diesem Bild beim Porsche-Rennen am Salzburgring? Was muss man bei der erlaubten Höchstgeschwindigkeit (130 km/h) auf Österreichs Autobahnen beachten?
Verhalten im Straßenverkehr: Autos müssen per Gesetz einen bestimmten Mindestabstand zueinander einhalten, damit das Anhalten jederzeit möglich ist. Auch wenn jemand ein ausgezeichneter Fahrer ist, auch wenn sein Auto über den mordernsten technischen Sicherheitsstandard verfügt (Antiblockiersystem ABS, beste Reifenprofile, Sicherheitsgurt, Knautschzonen, Airbags usw.) bleibt ein Gefahrenmoment bestehen: Vom Erkennen einer Gefahr bis zur Reaktionsfähigkeit vergeht wegen der notwendigen Reizleitungen im menschlichen Nervensystem ungefähr 1 Sekunde. Davon sind alle Menschen betroffen. Bei 130 km/h kommen sie in einer Sekunde 36 m weit. Wenn man auf der Autobahn selbst mit dieser zulässigen Höchstgeschwindigkeit fährt, so wird man unentwegt überholt. Das bedeutet, dass ein großer Teil der Autofahrer noch weit höhere Geschwindigkeiten fahren und eigentlich für jede weitere Geschwindigkeitserhöhung um 10 km/h je ca. 3 m mehr Reaktionsweg einplanen müssten. Dennoch sieht man die Autos auf der Überholspur dicht an dicht wie auf dem Bild vom Salzburgring.
Fahrschulregeln: In der Fahrschule lernt man Regeln, die bei der Berechnung von Reaktionsweg und Bremsweg helfen sollen. Man kann annehmen, dass die Bremsbeschleunigung durchschnittlich 4 m/s² beträgt. Unter dieser Annahme gelten die Fahrschulregeln:
(I) Der Reaktionsweg ist die Strecke, welche das Auto in der „Schrecksekunde“ durchfährt.
Regel: Er ergibt sich in Meter, indem man die Geschwindigkeit in km/h durch 10 teilt und mit 3 multipliziert.
(Regel: v = 130 km/h, Reaktionsweg = 13 mal 3 = 39 m,
physikalisch: v = 130 km/h : 3,6 = 36,11 m/s. Das bedeutet: In einer Sekunde fährt das Auto ungebremst ca. 36 m)
(II) Der Bremsweg ist die Strecke, welche das Auto während des Bremsvorganges zurücklegt.
Regel: Er ergibt sich in Meter, indem man die Geschwindigkeit in km/h durch 10 teilt und anschließend quadriert.
(Regel: v = 130 km/h, Bremsweg = 13 mal 13 = 169 m,
physikalisch: v = a · t, s = 1/2·at², daraus t = v/a und s = 1/2·av²/a² = 1/2·v²/a, für v = 36,11 m/s und a = 4 m/s2 erhalten wir: 1/2 36,11²/4 = 163 m)
(III) Der Anhalteweg ist die Summe aus Reaktionsweg und Bremsweg.
Das wären nach den Regeln 208 m, nach den Formeln gerechnet ca. 199 m.
Sicherheitsabstand: Als üblicher Sicherheitsabstand gilt bei kleinen Geschwindigkeiten zumindest der Reaktionsweg (Ein-Sekundenregel). Bei großen Geschwindigkeiten sollte wenigstens der doppelte Sicherheitsabstand gehalten werden.
Wir gehen von einer Geschwindigkeit von 130 km/h (= 36,11 m/s) aus.
Der halbe Tacho wäre 65 km/h.
Der Sicherheitsabstand sollte 65 Meter betragen, t = 65 / 36,11 = 0,969
Man hätte ca. 1 Sekunde Zeit für eine Bremsung. Das ist nicht allzu viel, sollte aber ausreichen um einem Aufprall zu entgehen.