Eine Aufgabe der Mathematik die ich einfach nicht gelöst bekomme

12 Antworten

das ist physik btw, die mathematischen überlegungen die dahinter stecken sind viel einfacher....

Ich löse diese Aufgabe so:

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Ich nehme an, dass die angegebene "Höhenformel" h ( t ) nur für den aufsteigenden Teil der Raketenbahn gilt und evtl. Beschleunigungen durch den Raketenantrieb in der Formel bereits berücksichtigt sind.

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Für den absteigenden Teil der Bahn gilt die normale Formel für den im freien Fall zurückgelegten Weg.

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Zunächst ist also die Höhenformel

h ( t ) = - 5 t ^ 2 + 64 t

daraufhin zu untersuchen, für welches t sie ihr Maximum ( so vorhanden ) annimmt.

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Also Ableitung bilden:

h ' ( t ) = - 10 t + 64

gleich Null setzen und t ausrechnen:

h ' ( t ) = 0

<=> - 10 t + 64 = 0

<=> 64 = 10 t

<=> t = 6,4

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Prüfen, ob Maximum:

h ' ' ( 6,4 ) = - 10 => Maximum

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Nach der Zeit t1 = 6,4 Sekunden hat also die Rakete ihre maximale Höhe erreicht.

Diese beträgt (einsetzen in "Höhenformel"):

f ( 6,4 ) = - 5 * 6,4 ^ 2 + 64 * 6,4

= 204,8 m

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Die Vertikalgeschwindigkeit der Rakete muss dort 0 m/s betragen, da sich dort die Bewegungsrichtung umkehrt.

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Wie lange dauert es nun, bis ein aus einer Höhe von 204,8 m fallender Körper auf dem Boden aufschlägt (bei einer Anfangsgeschwindigkeit von 0 m/s und unter Vernachlässigung des Luftwiderstandes)?

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Formel:

s = 1 / 2 g * t ^ 2

<=> 2 s / g = t ^ 2

t = 2.Wurzel ( 2 s / g )

= 2.Wurzel ( 2 * 204,8 / 9,81 )

= 2. Wurzel ( 41,753...)

= 6,46.. s

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Der freie Fall der Rakete bis zum Boden dauert also

t2 = 6,46... Sekunden.

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Also insgesamt:

t1 + t2 = 6,4 + 6,46... = 12,86...

Sekunden nach dem Abschuss erreicht die Rakete wieder den Erdboden (genauer gesagt: die Abschussvorrichtung).

h muss wieder 0 sein, also
0 = - 5 • t^2 + 64 • t
Die eine Lösung ist der Startpunkt t = 0 , die andere Lösung dann
5t = 64, also t = 12,8.
In der Hälfte der Zeit, also 6,4 Sekunden, ist sie dann am höchsten Punkt.