Um die spezifische Beschleunigung zu berechnen, die eine U-Bahn benötigt, um auf einer Strecke von 100 m eine Geschwindigkeit von 50 km/h zu erreichen, können wir die kinematische Gleichung verwenden:
v^2 = u^2 + 2as
Wo:
- \( v \) ist die Endgeschwindigkeit (50 km/h),
- \( u \) ist die Anfangsgeschwindigkeit (0 km/h, vorausgesetzt, die U-Bahn startet aus dem Ruhezustand),
- \( a \) ist die Beschleunigung,
- \( s \) ist die Distanz, über die die Beschleunigung auftritt (100 m).
Zuerst müssen wir die Endgeschwindigkeit in Meter pro Sekunde (m/s) umrechnen:
50 \text{ km/h} = \frac{50 \times 1000}{3600} \text{ m/s} = 13,89 \text{ m/s}
Jetzt können wir die Werte in die Gleichung einsetzen und nach \( a \) auflösen:
(13,89 \text{ m/s})^2 = (0 \text{ m/s})^2 + 2 \times a \times 100 \text{ m}
193,21 \text{ m}^2/\text{s}^2 = 200a \text{ m}
a = \frac{193,21}{200} \text{ m/s}^2
a = 0,966 \text{ m/s}^2
Die spezifische Beschleunigung, die die U-Bahn benötigt, um über eine Distanz von 100 m eine Geschwindigkeit von 50 km/h zu erreichen, beträgt also ungefähr \( 0,966 \text{ m/s}^2 \).