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Hallo brauch Hilfe,

komme mit dieser Aufgabe einfach nicht weiter.

Ermitteln Sie den Funktionsterm der größten Deutschen Hängebrücke, der Rheinbrücke bei Emmerich, die eine mittlere Hauptspannweite von ca. 500m bei einer Pylonenhöhe von 76,7m und einer Durchfahrtshöhe für Schiffe von ca 30m hat.

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Hauptspannweite von ca. 500m 

Pylonenhöhe von 76,7m

Durchfahrtshöhe für Schiffe von ca 30m hat.

Das was hier eigentlich noch fehlt ist der Durchhang des Seils in der Mitte. Also wie groß der Abstand zur Fahrbahn ist. Ich schaue bei Wikipedia

Kabeldurchhang zwischen Pylon und Brückenmitte beträgt 55,56 m

Scheitelpunkt: S[250, 76.7 - 55.56] = S[250, 21.14]

Öffnungsfaktor: a = 55.56/250^2 = 0.00088896

Da würde ich auf folgende Modelierung kommen

f(x) = a*(x - Sx)^2 + Sy = 0.00088896*(x - 250)^2 + 21.14

Da kann jetzt etwas nicht stimmen. Die Höhe der Fahrbahn ist in 30 m Höhe. Damit würde das Kabel tiefer hängen als die Fahrbahn. Irgendetwas muss daher nicht stimmen. Nach Recherche beginnen die Pylone nicht auf Wasserhöhe sondern sind auf Betonpfeilern motiert. Damit allein lässt sich aber die Differenz nicht erklären, da die Betonpfeiler  Man müsste also mal genau wissen wie sich die Längen an der Brücke verhalten.

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Allein mit den gegebenen Daten würde man eventuell wie folgt modellieren

Scheitelpunkt S[250, 30]

Öffnungsfaktor: a = (76.7 - 30)/250^2 = 0.0007472

f(x) = 0.0007472*(x - 250) + 30
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Nun, gemeint ist vermutlich eine Hängebrücke mit zwei Pylonen, zwischen denen das Tragseil hängt. Die Pylonen sollen 76,6 Meter hoch sein und ihr Abstand voneinander soll 500 Meter betragen.

Berechnet werden soll der Funktionsterm, der das Tragseil beschreibt, wobei vermutlich angenommen werden soll, dass das Tragseil durch ein quadratische Funktion beschrieben werden kann und die niedrigste Stelle des Tragseiles auch die niedrigste Stelle der Brücke ist. Diese Stelle soll 30 Meter über dem Wasserspeigel liegen.

Zur Berechnung des Funktionsterms kann man das Koordinatensystem so legen, dass sein Ursprung unter der tiefsten Stelle der Brücke auf Höhe des Wasserspiegels liegt.

Bezüglich dieses Koordinatensystems gilt dann.

Der Scheitelpunkt hat die Koordinaten S ( 0 | 30 )

sodass man sofort die Scheitelpunktform der Funktion hinschreiben kann:

f ( x ) = a ( x - 0 ) ² + 30 = a x ² + 30

Zur Bestimmung des Parameters a muss man hier nun noch die Koordinaten eines weiteren Punktes der Parabel einsetzen. Dazu kann man z.B. den 250 Meter vom Ursprung entfernten, 76,6 Meter hohen Pylonen verwenden. Dessen Spitze, durch die das Tragseil läuft, hat bzgl. des gewählten Koordinatensystems die Koordinaten ( 250 | 76,6 ), sodass also gelten muss:

76,6 = a * 250 ² + 30

<=> a = ( 76,6 - 30 ) / 250 ² = 0,0007456

Dies setzt man noch in den weiter oben fett gesetzten Funktionsterm ein und erhält die gesuchte Funktion f in Scheitelpunktform:

f ( x ) = 0,0007456 x ² + 30

Dies ist gleichzeitig auch die Normalform der Funktion.

Hier kann man das Schaubild der Funktion betrachten:

https://www.wolframalpha.com/input/?i=0.0007456+x+%C2%B2+%2B+30+from-260to260

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