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Geschwindigkeit messen

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Autor: John Stephens
Erstelldatum: 24 Januar 2021
Aktualisierungsdatum: 2 Juli 2024
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Inhalt

In diesem Artikel: Messen der Geschwindigkeit eines LäufersMessen der SchallgeschwindigkeitMessen der Windgeschwindigkeit8 Referenzen

Geschwindigkeit ist ein Maß für die Geschwindigkeit oder Langsamkeit eines sich bewegenden Objekts (im physikalischen Sinne des Begriffs). Die Geschwindigkeit eines Objekts ist die pro Zeiteinheit zurückgelegte Strecke. Die Geschwindigkeitseinheiten umfassen Meter pro Sekunde (m / s), Kilometer pro Stunde (km / h) und Knoten (Navigation). Um eine Geschwindigkeit zu messen, ist es notwendig, die zurückgelegte Strecke in einem bestimmten Zeitraum zu kennen oder zu messen. Wenn Sie diese beiden Daten haben, teilen Sie einfach die Entfernung durch die Zeit und Sie erhalten eine Geschwindigkeit.


Stufen

Methode 1 Messen Sie die Geschwindigkeit eines Läufers



  1. Bestimmen Sie die Entfernung, die der Läufer zurücklegen muss. Wenn Sie auf eine Leichtathletikbahn zugreifen können, wählen Sie eine 100 m lange Fahrspur oder pflanzen Sie zwei 100 m voneinander entfernte Pfähle auf einem flachen Feld.
    • Wenn Sie sich in einem Feld oder auf einem Pfad befinden, messen Sie Ihre hundert Meter mit einem Dekameter.
    • Geben Sie die Start- und Ziellinien mit einer Schnur auf dem Boden oder zwei Kegeln vor Ort an.



  2. Mach dich bereit. Der Fahrer wählt und um seine Geschwindigkeit während des Rennens zu kennen, muss er wissen, wie lange er für die geplante Strecke benötigt. Damit die Zeit fair ist, geht der Läufer zu Ihrem Signal (z. B. "Los!"). Stellen Sie vor dem Starten des Timers sicher, dass er auf Null steht. Der Fahrer muss sich nur auf die Startlinie stellen.
    • Sie können auch eine Uhr verwenden, Ihre Zeitmessung ist jedoch ungenauer.




  3. Löse deine Stoppuhr aus. Löst es aus, sobald der Läufer die Startlinie überquert. Sie haben dem Fahrer das zwischen Ihnen vereinbarte Signal gegeben. Wenn der Fahrer einen Fehlstart gemacht hat, muss man wie im Wettkampf vorgehen: man stellt die Uhr auf Null und man gibt einen Start.



  4. Halte deine Stoppuhr an. Hören Sie auf, wenn der Läufer die Ziellinie überquert. Verfolgen Sie das Rennen aufmerksam und besonders, wenn der Fahrer die Ziellinie überquert. Die Stoppuhr muss zu diesem Zeitpunkt angehalten werden.



  5. Teilen Sie die vom Läufer zurückgelegte Strecke durch die benötigte Zeit. Diese Aufteilung ermöglicht es, die Geschwindigkeit des Läufers zu erhalten. Die Formel für die Geschwindigkeit lautet: zurückgelegte Strecke / verbleibende Zeit . Nehmen wir das Beispiel der hundert Meter: Wenn der Fahrer 10 Sekunden fährt, hat er eine Geschwindigkeit von: 100 m geteilt durch 10 (100 m / 10 s) oder 10 m / s.
    • Multiplizieren Sie 10 m / s mit 3.600 (Anzahl der Sekunden in einer Stunde). Der Läufer wäre in einer Stunde 36.000 Meter gefahren. In dem Wissen, dass ein Kilometer 1.000 Meter umfasst, betrug seine Geschwindigkeit 36 ​​km / h (36.000 / 1.000).
    • Wenn dieser Fahrer in 25 Sekunden 200 m zurückgelegt hätte, wäre er in einer Stunde 28.800 m (200/25 x 3.600) gefahren. Seine Geschwindigkeit betrug daher 28,8 km / h.

Methode 2 Messen Sie die Schallgeschwindigkeit




  1. Finde eine Wand, die gut aussieht. Finden Sie eine feste Wand, wie eine Ziegel- oder Betonwand. Testen Sie die Rückgabequalität der Wand (Echo) durch Klatschen oder Schreien. Wenn Lecho hörbar ist, ist dies die Wand, die Sie für Ihre Erfahrung benötigen.



  2. Stellen Sie sich fünfzig Meter von der Wand entfernt. Dieser Abstand ermöglicht eine gute Synchronisation mit dem Echo, um genügend Zeit für präzise Messungen zu haben (da jeder Unterschied das Ergebnis stark verfälscht). Schließlich ist diese Entfernung von fünfzig Metern für Berechnungen sehr praktisch, da Sie mit der Rückkehr des Schalls hundert Meter haben.
    • Messen Sie den Abstand mit einem Dekameter. Versuchen Sie, bei Ihren Messungen so genau wie möglich zu sein.



  3. Schlagen Sie Ihre Hände. Mach es im Rhythmus mit Lecho. Stellen Sie sicher, dass Sie sich in der richtigen Entfernung befinden und schlagen Sie langsam auf Ihre Hände. Sie müssen Lecho hören können, wenn Sie wieder auf Ihre Hände schlagen. Erweitern oder verringern Sie Ihren Rhythmus des Händeklatschens, um mit dem Echo des vorherigen Schlags synchron zu sein.
    • Wenn Sie perfekt synchron sind, hören Sie nur das Geräusch Ihres Klatschens. Das Echo wird verdeckt.



  4. Schlagen Sie elf Mal in Ihre Hände. Ein Zeitnehmer misst die Zeit. Er wird seinen Zeitnehmer beim ersten Schlag auslösen und beim letzten anhalten. Mit elf klatschenden Händen haben Sie zehn Zeitintervalle. In der Ferne hat der Schall zehnmal hundert Meter zurückgelegt, die Länge hin und her bis zur Wand.
    • Wenn der Zeitnehmer elf Mal in die Hände schlägt, kann er pünktlich beginnen und ist am Ende nicht überrascht. Die Messung ist ziemlich genau.
    • Um eine genauere Messung zu erhalten, machen Sie mehrmals diesen Typ und dann einen Durchschnitt. Addieren Sie dazu alle erhaltenen Zeiten und dividieren Sie sie durch die Anzahl der Male.



  5. Multiplizieren Sie den Abstand mit zehn. Wie Sie elf Mal in Ihre Hände geschlagen haben, hat sich der Schall zehnmal so weit von Ihnen bis zur Wand hin- und herbewegt, zehnmal hundert Meter, was tausend Meter ergibt.



  6. Machen Sie die Teilung. Teilen Sie die zurückgelegte Distanz durch die Zeit, die benötigt wird, um dieselbe Distanz zu erreichen. Sie haben die durchschnittliche Schallgeschwindigkeit auf dem Weg von Ihren Händen zur Wand und zurück.
    • Nehmen wir also an, Sie haben elf Klatschen lang 2,89 Sekunden gemessen. Die Schallgeschwindigkeit errechnet sich aus der Entfernung (1000 Meter) geteilt durch die Dauer (2,89 Sekunden), was eine Schallgeschwindigkeit von 346 m / s ergibt.
    • Die Schallgeschwindigkeit auf Meereshöhe beträgt 340,29 m / s. Mit der Erfahrung, die Sie gemacht haben, finden Sie nicht die wahre Geschwindigkeit, sondern eine nahe Geschwindigkeit. Dies gilt umso mehr, wenn Sie sich nicht auf Meereshöhe befinden. Wenn Sie sich in der Höhe befinden, ist die Luft weniger dicht und der Schall breitet sich weniger schnell aus.
    • Schall breitet sich in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff schneller aus als in der Luft, da er in Medien mit höherer Dichte überraschenderweise weniger abgebremst wird.

Methode 3 Messen Sie die Windgeschwindigkeit



  1. Habe einen Windmesser. Ein Windmesser ist ein Gerät, das speziell zur Messung der Windgeschwindigkeit entwickelt wurde. Es besteht aus einer zentralen Drehachse, auf der drei oder vier am Ende einer kleinen Achse montierte Becher befestigt sind. Der Wind sinkt in die hohlen Schalen, wodurch sich die Lasche dreht. Je stärker der Wind ist, desto schneller drehen sich die Becher, desto schneller dreht sich die zentrale Lasche.
    • Sie können Ihr Anemometer kaufen, aber Sie können es auch selbst herstellen.
    • Um einen Anemometer herzustellen, benötigen Sie fünf Tassen festes Material mit einem Durchmesser von 8 bis 10 cm, zwei Strohhalme, einen scharfen Bleistift mit einem Radiergummi, einen Hefter, eine Nadel und ein Lineal. Färben Sie eine der Tassen, um sie während des Experiments erkennen zu können.
    • Machen Sie an der Seite von vier der fünf Tassen etwa 3 cm vom Rand ein Loch. Machen Sie in der fünften Schüssel vier gleichmäßige Löcher, alle 3 cm vom Rand entfernt. Machen Sie auch ein Loch oben in diese Tasse.
    • Führen Sie einen Strohhalm über eine Länge von 2 bis 3 cm in das Loch einer Schüssel ein. Sichern Sie es in dieser Position mit einer Heftklammer. Nehmen Sie das andere Ende des Strohhalms und kreuzen Sie die Tasse durch die vier Löcher. Sobald der Strohhalm an seinem Platz ist, befestigen Sie eine zweite Tasse am zweiten Ende auf die gleiche Weise wie die erste. Sie werden überprüfen, ob die beiden Einzelbecher in die gleiche Richtung weisen.
    • Wiederholen Sie dasselbe mit dem zweiten Strohhalm und den anderen beiden Tassen, wobei Sie die anderen beiden Löcher in der fünften Schale verwenden. Überprüfen Sie diesmal, ob die vier Tassen in die gleiche Richtung zeigen.
    • Stechen Sie mit der Nadel vorsichtig in die beiden Strohhalme, die sich in der fünften Schale schneiden.
    • Führen Sie den Stift in das mittlere Loch der fünften Schale ein. Der Radiergummi kommt zuerst, weil der Stift hineingedrückt wird. Stellen Sie sicher, dass sich Ihr Anemometer frei dreht. In diesem Fall können Sie mit dem Experiment beginnen. Wenn es klemmt, entfernen Sie eine kleine Nadel oder einen Bleistift und prüfen Sie, ob sich die Tassen frei drehen lassen.



  2. Berechnen Sie die Umfang des Zählers. Eine Tasse, die eine vollständige Drehung ausführt, beschreibt einen Kreis und legt eine Strecke zurück, die dem Umfang dieses Kreises entspricht. Um letzteres zu berechnen, benötigen Sie den Durchmesser des Kreises.
    • Messen Sie die Länge des Messgeräts in der Mitte einer der Tassen. Dies nennt man den Radius des Zählers. Indem Sie diesen Abstand verdoppeln, haben Sie den Durchmesser.
    • Der Umfang eines Kreises ist gleich dem Produkt des Durchmessers durch die Konstante π (pi) oder dem Produkt des doppelten Radius pro π.
    • Beträgt die Länge zwischen der Mitte eines Bechers an der Mittelachse des Zählers 30 cm, so legt ein Becher, der eine vollständige Drehung durchführt, eine Strecke von 2 x 30 x 3,14 zurück (Abrundung von π auf zwei Dezimalstellen) oder 188,4 cm.



  3. Stellen Sie das Messgerät richtig auf. Stellen Sie es an einem Ort auf, an dem der Wind empfindlich ist, aber vermeiden Sie es an einem Ort, an dem es zu heftig ist, da Sie sonst die Anzahl der Umdrehungen nicht feststellen können. Befestigen Sie es gut, damit es nicht fliegt, und halten Sie es senkrecht.



  4. Zählen Sie die Anzahl der Umdrehungen. Zählen Sie es auf eine feste Laufzeit. Setzen Sie sich vor die Maschine und zählen Sie jedes Mal eine Umdrehung, wenn die bunte Tasse vor Ihnen steht. Letzteres kann eine variable Zeit in Anspruch nehmen, um eine Runde zu absolvieren: 5, 10, 15, 20, 30 Sekunden, sogar eine Minute, alles hängt von der Stärke des momentanen Windes ab. Stellen Sie einen Timer für eine bestimmte Zeit ein, mit dem Sie die Umdrehungen leise zählen können.
    • Wenn Sie keinen Timer haben, fragen Sie einen Freund nach der Zeit, während Sie die Runden zählen.
    • Wenn Sie einen Windmesser kaufen, markieren Sie einen der Becher, damit Sie die Anzahl der Umdrehungen leicht zählen können.



  5. Multiplizieren Sie die Anzahl der Windungen mit dem Umfang. Während der eingestellten Zeit haben Sie die Anzahl der Umdrehungen gezählt. Wenn Sie diese Zahl mit dem Umfang des vom Referenzbecher beschriebenen Kreises multiplizieren, erhalten Sie die zurückgelegte Strecke des markierten Bechers.
    • Wenn Ihr Anemometer also einen Radius von 30 cm hat, läuft eine der Tassen in einer Umdrehung von 188,4 cm. Wenn es während Ihrer Beobachtung 50 Umdrehungen macht, beträgt die zurückgelegte Strecke: 50 x 188,4 = 9.420 cm.



  6. Teilen Sie die Gesamtstrecke durch die verstrichene Zeit. Oben heißt es: Geschwindigkeit ist die pro Zeiteinheit zurückgelegte Strecke. Nehmen Sie die Gesamtstrecke des markierten Bechers im Voraus und dividieren Sie sie durch die gewählte Umdrehungszeit: Sie haben die Windgeschwindigkeit.
    • Wenn Sie also die Tasse 10 Sekunden lang beobachtet haben, müssen Sie die zurückgelegte Distanz durch 10 teilen. Um das Beispiel noch einmal zu wiederholen, haben wir: 9 420 cm / 10 s = 942 cm / s.
    • Multiplizieren Sie 942 cm / s mit 3.600 (das ist die Anzahl der Sekunden in einer Stunde) und Sie erhalten 3.391.200 cm / h. Teilen Sie durch 100.000 (die Anzahl der Zentimeter in einem Kilometer) und Sie erhalten 33,9 km / h: Es ist ein mäßiger Wind!
    • Wenn der Beobachtungszeitraum 15 Sekunden für eine identische Anzahl von Umdrehungen gewesen wäre, hätte der Becher in einer Stunde immer 9 420 cm oder 2 260 800 cm (9 420/15 x 3600) zurückgelegt, was einer Geschwindigkeit von 22,6 entspricht km / h.