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Bild Mathematik So, in der Musterlösung steht folgendes:

1.Listen sie alles vorgegebenen Änderungsraten und die zu berechnende Änderungsrate auf:

$$ \frac{dh}{dt}=15 m/s \\ \frac{dd}{dt}=? $$

2. Schreiben sie ine Formel, in der die Variablen enthalten sind: $$ h^2+(27\sqrt{2})^2=d^2 $$

3. Differenzieren sie nach der Zeit: $$ 2h\frac{dh}{dt}=2d\frac{dd}{dt} \\ 18^2+(27\sqrt{2})^2=d^2 \rightarrow d=42,2 \\ 2h\frac{dh}{dt}=2d\frac{dd}{dt}~ \leftrightarrow ~\frac{dd}{dt}=\frac{2\cdot 18\cdot 15}{2\cdot 42,2} = 6,4 m/s $$

4. Ist diese Lösungs sinnvoll? Hinweis: Verwenden sie den Satz von Pythagoras, um d*1/50 Sekunden nach dem kritischen Moment zu berechnen. Erkennen sie warum ich diesen Zeitschritt gewählt habe?

Mein Problem liegt bei Schritt 3: Wenn ich diesen Term differenziere $$ h^2+(27\sqrt{2})^2=d^2 $$ erhalte ich: $$ 2h=2d $$ , aber doch nicht $$ 2h\frac{dh}{dt}=2d\frac{dd}{dt} $$ , dann würde ich doch noch ein weiteres mal differenzieren oder?

Nächstes Problem bei Nr. 4, dass richtige Ergebnis ist "die Distanz nimmt um 21,3 m/s zu", also stimmt 6,4 m/s wohl nicht und sein Hinweis scheint einen Grund zu haben, wie kommt man darauf?

Kann mir jemand bitte meine Frage zum 3. und 4. Punkt beantworten?

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1 Antwort

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Ich gehe die Aufgabe mehr physikalisch an.

Ziel ist es zunächst den Bewegungsvorgang des nach oben
geschlagenen Balls zu beschreiben.
Der Bewegungsvorgang von unten nach oben läuft im 2.Teil
rückwärts ab.

Das heißt der Ball von v = 0 ( Hochpunkt ) hat irgendwann die
Geschwindigkeit v = 15 m/s wieder erreicht.
v = g * t
15 m/s = 9,81 m/s^2 * t
t = 1.529 sec

Die durchfallene Strecke beträgt dann
s = 1/2 g * t^2
s = 1/2 * 9,81 * 1.529^2
s = 11.47 m

Die Gesamthöhe ( Strecke ) ist
18 m + 11.47 m = 29.47 m

Bild Mathematik


Die Zeit dafür beträgt
s = 1/2 * g * t^2
29.47 = 1/2 * 9,81 * t^2
t = 2.45 sec

Die Aufprallgeschwindigkeit beträgt
s = v0 / 2 * t
29.47 = v0 / 2 * 2.45
v0 = 24.06 m / s

Aufprallgeschwindigkeit = Abschlaggeschwindigkeit.

Für den Flug nach oben gilt

h ( t ) = v0 * t ( nach oben ) - 1/2 *g * t^2  ( freier Fall )
h ( t ) = 24.06 * t - 1/2 * 9.81 * t^2

d^2 = ( 27 * √ 2  )^2 + [ h ( t ) ]^2
d^2 = 729 * 2 +  ( 24.06 * t - 1/2 * 9.81 * t^2 )^2
d ( t ) = √  ( 1458  +  ( 24.06 * t - 1/2 * 9.81 * t^2 )^2 )

~plot~   sqrt( 1458 + (24,06*x -1/2*9,81*x^{2})^2 ) ; [[ 0 | 5 | 0 | 50 ]] ~plot~

Ich weiß nicht ob alles stimmt, will jetzt aber fernsehn schauen.

Avatar von 122 k 🚀

Das war wohl im ersten Teil ein bißchen langatmig.

Hier die etwas mathematischere Version.

Bild Mathematik

Damit ist v0 = 24.05 m/s berechnet.

Hinweis : einmal * t vergessen hinzuschreiben in
18 = ( 15 - g * t ) * t  - 1/2 * g * t^2

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