Beispiele zur Momentangeschwindigkeit

Beispiele zur gleichmäßig beschleunigten Bewegung. Berechnung der Momentangeschwindigkeit

Beispiel

Die eben angeführte Ableitung zur Momentangeschwindigkeit soll anhand eines konkreten Beispiels veranschaulicht werden. Die Erdbeschleunigung g für den freien Fall beträgt in etwa 9.81m/s². Nun soll mit Hilfe unserer beiden Funktionen folgende Fragestellungen beantwortet werden:

a) Welchen Weg hat man nach 5 Sekunden im freien Fall zurückgelegt?
b) Welche Momentangeschwindigkeit hat man genau nach 5 Sekunden?
c) Zu welchem Zeitpunkt hat man eine Momentangeschwindigkeit von 70m/s?

Lösung zu a:

Für diese Fragestellung ist die Funktion f(t) erforderlich. Gegeben ist der Zeitpunkt mit t=5 Sekunden. Weiters kennen wir die Erdbeschleunigung in Erdnähe und verwenden den gerundeten Wert a=9.81m/s². Durch Einsetzen erhält man:

Nach ca. 7.14 Sekunden erreicht man eine Geschwindigkeit von 70m/s (ohne Berücksichtigung des Luftwiderstandes!)

\begin{align} & f(t)\ =\ \frac{a}{2}t^2 \\ & f(5)\ =\ \frac{9.81}{2}5^2 \\ & f(5)\ \approx\ 122.63m \\ \end{align}

Lösung zu b:

Durch die unter dem Punkt Momentangeschwindigkeit hergeleitete erste Ableitung erhält man durch Einsetzen:

\begin{align} & f'(t)\ =\ at \\ & f'(5)\ =\ 9.81 \cdot 5 \\ & f'(5)\ =\ 49.05m/s \\ \end{align}

Nach fünf Sekunden erreicht man eine Geschwindigkeit von 49.05 m/s. Das sind 176,58 km/h. (Wie Sie zwischen m/s und km/h umrechnen können, erfahren Sie in unserer Rubrik Maßeinheiten ).

Lösung zu c:

Dies ist eine Umkehraufgabe zum Beispiel b. In diesem Fall ist die Geschwindigkeit vorgegeben, die mit der ersten Ableitung f'(t) gleichgesetzt wird:

\begin{align} & f'(t)\ =\ at \\ & 70\ =\ 9.81t \\ & \frac{70}{9.81}\ =\ t \\ & t\ =\ 7.1355...\ \approx\ 7.14s \\ \end{align}

Kommentar #7450 von Jesus xD 12.02.13 14:36
Jesus xD

Ich bin 7 Klasse und kann damit LEIDER nichts anfangen... :(

Gibt es nich noch einen EINFACHEREN weg die Momentangeschwindigkeit auszurechnen???

Kommentar #44272 von Flora 26.07.20 10:49
Flora

Hallo! Brauch dringend Hilfe bitte - Ein Auto beschleunigt konstant aus dem Stand und fährt nach 3 sek mit einer v von 130km/h. Wie schnell war das Auto durchschnnittlich?
Wär euch unendlich dankbar, wenn ihr mir das erklären könntet!!!
LG Flora

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