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Volumetric Flow Rate

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Überblick

Geschwindigkeit ist die Angabe der Richtung und des Tempos eines Objekts. Tempo misst die Schnelligkeit der Bewegung eines Objekts und ist ein skalarer Wert, während Geschwindigkeit ein vektorieller Wert ist. Lineare Geschwindigkeit wird für Objekte berechnet, die sich auf einer geraden Linie bewegen. Die Winkelgeschwindigkeit hingegen wird für sich drehende oder sich auf einer Kurve bewegende Objekte berechnet.

Die Berechnung von Geschwindigkeit

Die durchschnittliche Geschwindigkeit v kann anhand der Division der zurückgelegten Gesamtdistanz, ∆x, durch die durchschnittlich benötigte Zeit ermittelt werden – ∆t: v = ∆x/∆t.

Im internationalen Einheitensystem (Système International d'Unités, SI) lautet die Einheit für Tempo Meter pro Sekunde (m/s). Kilometer pro Stunde wird ebenfalls häufig verwendet, neben Meilen pro Stunde in Großbritannien und den USA. Wird dem eine Richtung hinzugefügt, wird es zur Geschwindigkeit. Zum Beispiel: 10 m/s süd.

Bei Objekten, die beschleunigen, wird die Geschwindigkeit wie folgt berechnet:

• Wenn ein Objekt auf konstante Weise beschleunigt a, wobei die Ursprungsgeschwindigkeit u und die Zeit ∆t sind, ist die letztendliche Geschwindigkeit v: v = u + a×∆t
• Wenn ein Objekt auf konstante Weise beschleunigt a, wobei die Ursprungsgeschwindigkeit u und die letztendliche Geschwindigkeit vist, beträgt die durchschnittliche Geschwindigkeit: ∆v = (u + v) / 2.

Durchschnittsgeschwindigkeiten

Licht und Schall

Gemäß der Relativitätstheorie ist die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum die schnellste Geschwindigkeit, mit der sich Energie und Informationen bewegen. Sie wird mit c angegeben und entspricht c = 299.792.458 Meter pro Sekunde. Die Fortbewegung von Materie mit Lichtgeschwindigkeit würde unendliche Energie erfordern, daher bewegt sich Materie nicht mit dieser Geschwindigkeit.

Die Schallgeschwindigkeit wird in der Regel in einem elastischen Medium gemessen und ist 343,2 Meter pro Sekunde in trockener Luft bei 20 °C. Diese Geschwindigkeit ist höher in Flüssigkeiten und noch schneller bei Feststoffen. Sie hängt von Dichte, Komprimierbarkeit und Scherkraft ab. Die Mach-Zahl M ist eine Spezialvariable des Verhältnisses von der Geschwindigkeit eines Objekts in einem flüssigen Medium und der Schallgeschwindigkeit in diesem Medium. Es wird anhand folgender Formel berechnet:

M = v/a

Dabei ist a die Schallgeschwindigkeit im Medium und v die Geschwindigkeit des Objekts. Die Mach-Zahl wird verwendet, um Geschwindigkeiten für Objekte anzugeben, die nahe Schallgeschwindigkeit oder schneller sind, beispielsweise Flugzeuge. Sie ist nicht konstant und hängt vom Medium ab, das wiederum je nach Druck und Temperatur variiert. Die Geschwindigkeit wird für Objekte, die schneller als Mach 1 sind, als Überschallgeschwindigkeit bezeichnet.

Fahrzeuge

Einige Geschwindigkeiten für unterschiedliche Fahrzeuge entsprechen Geschwindigkeiten wie folgt:

• Passagierflugzeuge mit Mantelstrom-Triebwerk: Geschwindigkeiten bei Flughöhe liegen zwischen 244 und 257 Meter/Sekunde, 878 und 926 Kilometer/Stunde oder 0,83 und 0,87 Mach.
• Hochgeschwindigkeitszüge (wie der Shinkansen in Japan): Höchstgeschwindigkeiten der Züge liegen zwischen 36 und 122 Meter/Sekunde, 130 und 440 Kilometer/Stunde.

Tiere

Einige Höchstgeschwindigkeiten von Tieren sind wie folgt:

• Falke: 89 Meter/Sekunde, 320 Kilometer/Stunde (etwa die gleiche Geschwindigkeit wie ein Hochgeschwindigkeitszug)
• Gepard: 31 Meter/Sekunde, 112 Kilometer/Stunde (etwa die gleiche Geschwindigkeit wie ein langsamerer Hochgeschwindigkeitszug)
• Antilope: 27 Meter/Sekunde, 97 Kilometer/Stunde
• Löwe: 22 Meter/Sekunde, 79 Kilometer/Stunde
• Gazelle: 22 Meter/Sekunde, 79 Kilometer/Stunde
• Gnu: 22 Meter/Sekunde, 79 Kilometer/Stunde
• Pferd: 21 Meter/Sekunde, 75 Kilometer/Stunde
• Jagdhund: 20 Meter/Sekunde, 72 Kilometer/Stunde
• Elch 20 Meter/Sekunde, 72 Kilometer/Stunde



Läufer in London. Menschen können bis zu 30 km/h schnell laufen

• Kojote: 19 Meter/Sekunde, 68 Kilometer/Stunde
• Fuchs: 19 Meter/Sekunde, 68 Kilometer/Stunde
• Hyäne: 18 Meter/Sekunde, 64 Kilometer/Stunde
• Kaninchen: 16 Meter/Sekunde, 56 Kilometer/Stunde
• Katze: 13 Meter/Sekunde, 47 Kilometer/Stunde
• Grizzly: 13 Meter/Sekunde, 47 Kilometer/Stunde
• Eichhörnchen: 5 Meter/Sekunde, 18 Kilometer/Stunde
• Schwein: 5 Meter/Sekunde, 18 Kilometer/Stunde
• Huhn: 4 Meter/Sekunde, 14 Kilometer/Stunde
• Maus: 3,6 Meter/Sekunde, 13 Kilometer/Stunde

Mensch

• Menschen können gehend etwa 1,4 Meters pro Sekunde zurücklegen. Dies entspricht 5 Kilometer pro Stunde. Sie können mit Geschwindigkeiten von etwa 8,3 Metern pro Sekunde rennen, was etwa 30 Kilometer pro Stunde sind.

Beispiele unterschiedlicher Geschwindigkeiten

Vierergeschwindigkeit

Während die klassische Geschwindigkeit ein Vektor im dreidimensionalen Raum ist, hat die Geschwindigkeit in der speziellen und allgemeinen Relativität eine vierte Dimension, wodurch die Raumzeit dargestellt wird. Diese Geschwindigkeit wird auch als Vierergeschwindigkeit bezeichnet. Die Vierergeschwindigkeit eines Objekts ändert die Richtung, aber der Wert bleibt konstant bei Lichtgeschwindigkeit c. Sie wird folgendermaßen definiert:

U = ∂x/∂τ

x stellt hier die Weltlinie dar, eine einzigartige Distanz, die ein Objekt zurückgelegt hat, und τ ist die Eigenzeit oder die Zeit zwischen zwei Ereignissen im Referenzrahmen der zwei Ereignisse.

Gruppengeschwindigkeit

Die Gruppengeschwindigkeit wird für Wellen gemessen. Sie beschreibt die Hüllkurve eines Wellenpakets. Sie kann durch Herausfinden von ∂ω/∂k berechnet werden, wobei k die Kreiswellenzahl ist, das heißt die Raumfrequenz der Welle. Sie wird in der Regel in Radiant pro Meter angegeben. Die Winkelfrequenz der Welle, ein skalarer Wert der Rotationsrate, wird mit ω bezeichnet. Sie wird in der Regel in Radiant pro Sekunde angegeben.

Übergeschwindigkeit

Die Übergeschwindigkeit oder Hypergeschwindigkeit ist eine Geschwindigkeit, die schneller als 3000 Meter pro Sekunde ist. Feststoffe, die sich mit Übergeschwindigkeit bewegen, verhalten sich ähnlich wie Flüssigkeiten, da der Druck aufgrund der Massenträgheit viel größer ist, als die Festigkeit des Materials bei Aufprall. Wenn die Übergeschwindigkeit extrem ist, vaporisieren zwei kollidierende Objekte und gehen in einen gasförmigen Zustand über. Objekte bewegen sich im Weltraum mit Übergeschwindigkeit. Dies ist ein Phänomen, das beim Bau von Raumfahrzeugen und von Astronauten berücksichtigt werden muss, da Zusammenstöße bei diesen Geschwindigkeiten erheblichen Schaden an Teilen oder dem gesamten Raumfahrzeug führen können. Die NASA verfügt über eine Testeinrichtung für Übergeschwindigkeiten, wo Tests mit orbitalen Fremdkörpern und Raumfahrzeug- sowie Raumanzugmaterialien durchgeführt werden. Die Forscher beschleunigen kleine Objekte auf Geschwindigkeiten schneller als 7500 Meter pro Sekunde, um ihre Aufprallwirkung auf Abschirmungen, Raumfahrzeugen und -anzügen zu erfahren.

Weitere Informationen

Dieser Artikel wurde von Kateryna Yuri verfasst.

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Lineares Tempo und Geschwindigkeit

Geschwindigkeit ist eine vektorielle Maßeinheit, wie schnell und weit ein Objekt sich in eine bestimmte Richtung bewegt. In der Physik ist Geschwindigkeit die Angabe der Zeit, die ein Objekt benötigt, um von einem Ort zu einem anderen zu gelangen, und die Angabe der Richtung der Bewegung. Geschwindigkeit ist eine physikalische Vektorangabe, da sowohl Größe als auch Richtung zu seiner Definition benötigt werden.

Der absolute Skalenwert (Größe) der Geschwindigkeit ist das Tempo, eine Menge, die mit Meter pro Sekunde (m/s oder m·s⁻¹) angegeben wird, wenn man das metrische internationale Einheitensystem (Système International d'Unités, SI) verwendet. In der Strömungslehre wird häufig die Mach-Zahl verwendet. Es handelt sich dabei um eine dimensionslose Menge, die das Tempo eines Objektes darstellt, das sich durch Luft oder Flüssigkeit bewegt, dividiert durch die örtliche Schallgeschwindigkeit. Sie wird in der Regel verwendet, um das Tempo eines Objekts zu beschreiben, das sich nahe oder über Schallgeschwindigkeit bewegt. „Mach 2“ bedeutet, dass sich ein Objekt mit dem Tempo der Schallgeschwindigkeit multipliziert mit zwei fortbewegt.

Den Umrechner für Lineares Tempo und Geschwindigkeit nutzen:

Dieses Online-Tool zur Umrechnung von Einheiten ermöglicht die schnelle und genaue Umrechnung vieler Messeinheiten von einem System zu einem anderen. Die Seite für die Einheitenumrechnung ist eine Lösung für Techniker, Übersetzer und alle, die mit Mengen arbeiten, die in unterschiedlichen Einheiten angegeben werden können.

Sie können dieses Online-Tool zur Umrechnung verwenden, um zwischen mehreren Hundert Einheiten (einschließlich metrischer, britischer und amerikanischer) in 76 Kategorien oder mehreren Tausend Paaren umzurechnen. Beispiele der Kategorien sind Beschleunigung, Fläche, Elektrizität, Energie, Kraft, Länge, Licht, Masse, Massenfluss, Dichte, spezifisches Volumen, Leistung, Druck, Belastung, Temperatur, Zeit, Drehkraft, Geschwindigkeit, Viskosität, Volumen und Kapazität und Volumenstrom.
Hinweis: Ganzzahlen (Zahlen ohne Dezimalzeichen oder Exponentennotation) werden bis zu 15 Ziffern als genau erachtet. Die maximale Anzahl Ziffern nach dem Dezimalzeichen ist 10 Ziffern.

Bei diesem Umrechner wird die E-Notation verwendet, um Zahlen darzustellen, die zu klein oder zu groß sind. Die E-Notation ist ein alternatives Format der wissenschaftlichen Notation a · 10^x. Zum Beispiel: 1.103.000 = 1,103 · 10⁶ = 1,103E+6. Hier stellt E (gleich Exponent) “· 10^” dar, das heißt “multipliziert mit zehn potenziert mit”. Die E-Notation wird häufig bei Taschenrechnern und von Wissenschaftlern, Mathematikern und Ingenieuren verwendet.

• Wählen Sie aus der Liste auf der linken Seite die Einheit, aus der Sie umrechnen möchten.
• Wählen Sie aus der Liste auf der rechten Seite die Einheit, in die Sie umrechnen möchten.
• Geben Sie den Wert (beispielsweise „15“) in das linke Von-Feld ein.
• Das Ergebnis wird im Ergebnis-Bereich und im Nach-Feld angezeigt.
• Alternativ können Sie den Wert in das rechte Nach-Feld eingeben und das Ergebnis der Umrechnung dem Von-Feld und dem Ergebnis-Bereich entnehmen.

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