Physik und Verkehr

Übergreifend Klasse 8, 9, 10

Warum verdoppelt doppelte Geschwindigkeit den Bremsweg nicht – sondern vervierfacht ihn?
Wie schützen Knautschzone, Gurt und Airbag physikalisch?

Schlau Fassung

Anhalteweg = Reaktionsweg + Bremsweg. Reaktionsweg \(\approx v \cdot 1\,\mathrm{s}\); Bremsweg \(s = \frac{v^2}{2 a}\) – er wächst quadratisch: aus 50 → 100 km/h wird der vierfache Bremsweg.
Die Bewegungsenergie \(E = \frac{1}{2} m v^2\) muss beim Unfall irgendwo hin: Knautschzone verlängert den Abbremsweg, Gurt und Airbag die Abbremszeit des Körpers – beide senken die wirkende Kraft.
Reibung ist die Grenze: Bremsen und Lenken gehen nur so gut, wie die Reifen haften; bei Nässe/Eis sinkt die Haftreibung drastisch (ABS verhindert Blockieren).
Ein Aufprall mit 50 km/h entspricht einem Sturz aus fast 10 m Höhe – dem 3. Stockwerk.

Berechne den Anhalteweg bei 50 km/h und bei 100 km/h (Reaktionszeit 1 s, Bremsverzögerung \(8\,\mathrm{\frac{m}{s^2}}\)).
Lösung
50 km/h: \(13{,}9 + 12{,}1 \approx 26\,\mathrm{m}\); 100 km/h: \(27{,}8 + 48{,}3 \approx 76\,\mathrm{m}\).
Zeige rechnerisch: Aufprall mit 50 km/h ≙ Sturz aus welcher Höhe?
Lösung
\(h = \frac{v^2}{2g} = \frac{13{,}9^2}{19{,}6} \approx 9{,}8\,\mathrm{m}\).
Warum rettet der Gurt auch bei Stadtgeschwindigkeit Leben?
Lösung
Ungesichert prallt man mit voller Relativgeschwindigkeit auf Lenkrad/Scheibe (harte, kurze Abbremsung = riesige Kraft); der Gurt bremst den Körper über längere Zeit mit dem Auto ab.

Untersuche die „2-Sekunden-Regel“ für den Sicherheitsabstand: Warum funktioniert sie bei jeder Geschwindigkeit – und wann reicht sie nicht?