Physik kinetik zug?

Das Ergebnis basiert auf 4 Abstimmungen

Hard 75%
Easy 25%

4 Antworten

Hard

Diese Aufgabe ist sicher keine Schulaufgabe.
Ich habe nur mal grafisch skizziert, was es zu lösen gilt.

Zudem muss man, weil die Länge des Zugs unbekannt ist, annehmen, dass der Zug sehr kurz ist bzw. die Bedingung nur für den Lokführer gilt, in der Baustelle 5m/s zu fahren. So darf der Zug also bereits wieder beschleunigen, sobald die Lok die Baustelle verlässt. Sonst ist die Aufgabe unlösbar.

Man müsste Bewegungsgleichungen aufstellen, Gleichungssysteme und quadradische Gleichungen lösen.
Ich sehe grad selber nicht durch.

 - (Physik, Kinematik)

Gleichungssysteme oder quadr. Gleichungen braucht es nicht gleich
siehe zB meinen Lösungsweg hier

https://www.gutefrage.net/frage/physik-kinetik-zug2#answer-289018000

von den Formeln her ist das so gesehen in der Physik der 8. Klasse machbar - allerdings werden von den Schülern nur wenige selbsttätig den Zusammenhang in eine Formel bringen können.

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@Jackie251

Ich muss ehrlich sagen, dass ich deinen Lösungsweg noch überhaupt nicht durchschaut habe.
Welche Vereinfachungen hast du angenommen?

Ist doch auch erstaunlich, dass sich sonst kein Mathematiker oder Physiker an diese Aufgabe gewagt hat...

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Du musst die Fahrt halt komplett zerlegen. Zeichne ein Diagramm. Am Anfang ist 72 km/h konstant, dann bremst er ab, fährt in der Baustelle kontant mit 18 km/h und beschleunigt dann bis er am Ende wieder mit 72 km/h fährt. Das sind 5 Bereiche (s1,s2,s3,s4,s5). Die Geschwindigkeiten solltest du vorher in m/s umrechnen, ebenso die Minuten in Sekunden.

v=s/t => t=s/v (für Bereiche mit konstanter Geschwindigkeit)

v=v0+at (mit dieser Formel berechnest du die Zeit für die Beschleunigung bzw. das Abbremsen)

Mit den berechneten Zeiten kannst du dann die Strecken s2 und s4 berechnen, s = (1/2)at^2+v0t

Gesamt T_b = s1/v0 + s5/v0 + s3/v1 + t2 + t4

Das ist die Zeit mit Baustelle. Die Zeit ohne Baustelle T_ob = s/v0 (s = s1 + s2 + s3 + s4 + s5). v0 wäre hier 72 km/h und v0 wären 18 km/h.

Wir wissen, dass T_ob - T_b = 180s

Wenn du diese Gleichung aufgestellt hast bleibt nur noch s3 als Unbekannte. Nach dieser auflösen und du bist fertig.

Klappt nicht...beziehungsweise kapier ich nicht...+ denke ich eher, dass man das in 3 abschnitte machen muss (Bremsung - fahren - beschleunigung)...will ja nur wissen wie lange die baustelle ist....

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Hard

Die Aufgabe ist unlösbar, denn die Länge des Zuges ist nicht gegeben.
Es wird aber (und so ist es ja auch logisch) expliziet darauf hingewiesen, dass der Zug (die Zugspitze) am Anfang der Baustelle die geringe Geschwindigkeit hat und der Zug (das Zugende) am Ende der Baustelle wieder beschleunigen kann.
Folglich muss der Zug eine Strecke von Zuglänge + Baustellenlänge im geringen Tempo zurücklegen, die Baustellenlänge kann also nur berechnet werden, wenn die Zuglänge bekannt ist.

Muss lösbar sein, sonst hätte mein Lehrer die nicht als Hausaufgabe angegeben.

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@DerTeddy1975

Stimmt mein Irrtum, Lehrer sind ja bekanntlich unfehlbar....

Stell dir mal folgendes vor, die Baustelle sei gerade mal 1 Millimeter lang. Der Zug selbst sei 1 Kilometer lang.
Für welche Strecke müsste dieser Zug nun langsam fahren?
Die Zugspitze steht am Anfang der Baustelle, der Zug fährt los.
Nach gerade mal 1 mm hat die Zugspitze die Baustelle passiert - jetzt muss die Spitze nur noch 1 Kilometer weiter fahren, damit auch das Ende des Zuges an der Baustelle vorbeigefahren ist.

Obwohl die Baustelle nur 1 mm Lang ist, muss der Zug auf einer Strecke von 1.000.001 Millimeter (1km + 1 mm) die geringe Geschwindigkeit halten.


Wie du siehst, die Länge der Baustelle lässt sich nur dann berechnen, wenn man die Länge des Zuges kennt.
Diese hast du uns entweder nicht in der Aufgabenstellung mitgeteilt - dann hast du den Fehler gemacht.
Oder dein Lehrer hat diese wichtige Größe nicht gegeben, dann hat er den Fehler gemacht.

Den Lösungswegs bis zur Länge auf dem der Zug langsam fährt habe ich dir unter der 2. Frage dazu bereits aufgezeigt
https://www.gutefrage.net/frage/physik-kinetik-zug2#answer-289018000
Zu klären wer den nun was falsch gemacht hat liegt bei dir.

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Ja, eigentlich müsste die Länge des Zugs gegeben sein. Oder sie wird stillschweigend vernachlässigt.
Dann dürfte man den Zug als Punkt annehmen, und es würde wohl reichen, wenn

  • Die Lok am Anfang der Baustelle auf 5 m/s ist
  • und bereits ab Ende der Baustelle wieder beschleunigen darf, so dass halt die letzten Waggons leicht zu schnell durch das Ende der Baustelle fahren.

So würde ich das machen.

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Frage zur Berechnung von Beschleunigung/Zeit/Bremsbeschleunigung.

Schreibe morgen einen Test in Physik über konstante Beschleunigung. Habe mir folgende Übungsaufgabe rausgesucht.

Die Beschleunigung des ICE-Höchstgeschwindigkeitszuges der Deutschen Bahn AG kann bis zu 1,2 m/s² erreichen.

a) Nach welcher Zeit würde danach der Zug seine Höchstgeschwindigkeit von 350 km/h erreichen? b) Welche Strecke hat er dann zurückgelegt? c) Der Zug komme danach auf der Strecke von 3500m aus der Höchstgeschwindigkeit zum Stillstand. Berechnen Sie die Brembeschleunigung und die Bremszeit.

Gut, mit a) habe ich keine Schwierigkeiten:

350km/h = 97,2 m/s t= v/a t=97,2m/s / 1,2m/s² = 81,01s

Wie berechne ich nun b) wenn gegeben: a=1,2m/s² , t= 81,01s und Höchstgeschwindigkeit= 350km/h

Und wie lautet die Formel, um die Bremsbeschleunigung zu berechnen. Theoretisch müsste ja ein negativer Wert rauskommen.

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