Integral — neues Thema?

3 Antworten

Die Teilaufgabe a), also die Beschreibung der Fahrt des Aufzugs, hast du im Wesentlichen richtig bearbeitet. Ergänzend würde ich nur für das Zeitintervall von Sekunde 0 bis Sekunde 1 anmerken, dass die Fahrgeschwindigkeit des Aufzuges in diesem Zeitraum zunimmt, und zwar ausgehend von der Anfangsgeschwindigkeit 0. Das ist also das Anfahren des Aufzugs.

Die Teilaufgabe b) ist etwas komplizierter: Hier sind letztlich Geradengleichungen verlangt, und zwar 7 Stück, weil der Geschwindigkeitsgraph aus 7 Geradenabschnitten zusammengesetzt wird. Die Steigungen der einzelnen Geradenabschnitte kannst du aus dem Diagramm ablesen. Jeder Geradenabschnitt ist die Geschwindigkeitsfunktion für das Zeitintervall, für das der Geradenabschnitt gezeichnet ist.

Schauen wir das Intervall [0, 1] an: Der Geradenabschnitt beginnt im Punkt (0, 0) und endet im Punkt (1, 2). Die Gerade hat also die Steigung 2. Die Geschwindigkeitsfunktion ist v(t) = 2*t

Im Intervall [1, 4] ist Geschwindigkeit konstant: Sie beträgt 2 m/s. Die Gerade hat die Steigung 0. Die Geschwindigkeitsfunktion ist also v(t) = 2. Die Geschwindigkeitsfunktion kann unter Verwendung der Steigung 0 aber auch trickreich so geschrieben werden: v(t) = 2 + 0*(t - 1).

Im Intervall [4, 5] fällt die Geschwindigkeit innerhalb einer Sekunde von 2 m/s auf 0 m/s ab. Die Gerade hat die Steigung -2. Die Geschwindigkeitsfunktion ist jetzt komplizierter anzugeben; sie lautet: v(t) = 2 - 2*(t - 4) wobei für t nur die Werte in [4, 5] eingesetzt werden dürfen.

Im Intervall [5, 7] steht der Aufzug still; das entspricht einer konstanten Geschwindigkeit von 0 m/s.

Versuche jetzt, die Geradengleichungen für die übrigen Intervalle aufzustellen.

Teilaufgabe c)

Die Teilflächen kannst du kästchengenau durch Abzählen bestimmen. Du kannst aber auch die Flächenformeln für Dreieck und Rechteck verwenden, wenn dir das lieber ist. Wenn das Thema in der Schule besprochen wird, wirst du lernen, dass der Flächeninhalt dees Trapezes oberhalb der x-Achse positiv ist, während der Flächeninhalt des Trapezes unterhalb der x-Achse negativ anzugeben ist. (as steht im übrigen in der Teilaufgabe c)

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Studium der Mathematik

Dilo3333 
Beitragsersteller
 28.08.2024, 19:27

Vielen Dank ! Gibt das Integral in dem Falle also an wie viele Menschen sich im Aufzug befinden ?

evtldocha  28.08.2024, 19:30
@Dilo3333

Nein! Das Integral der Geschwindigkeit über die Zeit ist der zurückgelegte Weg!

MichaelH77  28.08.2024, 20:14
@Dilo3333

merke dir: die Fläche unter dem v-t-Diagramm entspricht dem zurückgelegten Weg

Dilo3333 
Beitragsersteller
 28.08.2024, 20:36
@MichaelH77

Eine Frage , wie berechnet man dann die Fläche von 5-7

BorisG2011  28.08.2024, 20:40
@Dilo3333

Im Intervall [5, 7] hast du als Fläche ein Rechteck der Höhe 0. Dieses Rechteck hat keinen Flächeninhalt bzw. den Flächeninhalt 0 in mathematischer Sprechweise.

Dilo3333 
Beitragsersteller
 28.08.2024, 20:47
@BorisG2011

dankeeee, das hat mich sehr verwundert, weil es auch so komisch aussieht

von der 7. bis zur 10. Sekunde fährt der Aufzug nach unten (negative Geschwindigkeit bedeutet Bewegung in die entgegengesetzte Richtung)

von der 7. bis zur 8. Sekunde beschleunigt der Aufzug (die Geschwindigkeit nimmt gleichmäßig zu). zwischen der 8. und 9. Sekunde fährt der Aufzug mit konstanter Geschwindigkeit, zwischen der 9. und 10. Sekunde bremst er gleichmäßig ab bis er bei der 10. Sekunde zum Stillstand kommt

b)

v(t) jeweils in m/s und t in s

v(t) ist in jedem Intervall eine Gerade

[0;1]: v(t)=2t Steigung der Geraden ist 2/1 der y-Achsenabschnitt 0

[1;4]: v(t)=2 Steigung=0, konstanter y-Wert

[4;5]: v(t) =-2(t-5) = -2t+10 Steigung der Geraden ist -2/1 die Gerade ist um 5 nach rechts verschoben und hat bei t=5 eine Nullstelle

[5;7]: v(t) = 0

[7;8]: v(t) = -2(t-7) = -2t+14

[8;9]: v(t) = -2

[9;10]: v(t) = 2(t-10) = 2t-10


Dilo3333 
Beitragsersteller
 28.08.2024, 19:25

Vielen Dank, müsste der Intervall von [8,9] aber nicht 0 sein ?

MichaelH77  28.08.2024, 20:11
@Dilo3333

im Intervall [8;9] ist die Steigung null (also die Beschleunigung), die Geschwindigkeit v ist aber v= -2 m/s

MichaelH77  28.08.2024, 20:43
@Dilo3333

ja genau
du kannst das mit v(9)=-2 und v(10)=0 nachprüfen, einfach t=9 bzw. t=10 einsetzen

Zu a) Deine Beschreibung ist zwar nicht falsch aber in Teilen ohne den realistisch, physikalischen Gehalt, weshalb Du vielleicht auch das Intervall [0;1] ausgelassen hast. Was bedeutet es zum Beispiel, wenn die Geschwindigkeit zunimmt. Das Stichwort lautet dann "Beschleunigung/beschleunigte Bewegung" und daraus folgt dann auch (und hier soll es ja bald um Integrale gehen), dass der vom Aufzug zurückgelegte Weg quadratisch von der Zeit abhängt (v=a·t und s = (1/2)·a·t²), während er bei konstanter Geschwindigkeit linear mit der Zeit geht (s = v·t).

Genauso gehst Du in Deiner Beschreibung nicht ein, was es bedeutet, wenn v=0 ist (der Aufzug bleibt in einem Stockwerk stehen, damit jemand aus- oder einsteigen kann) und auch nicht darauf, was bedeutet, dass der Aufzug eine negative Geschwindigkeit hat (er fährt nach unten, wenn eine positive Geschwindigkeit ein "nach oben fahren" bedeuten soll).

Zu b) hierzu habe ich Dir oben schon Hinweise gegeben was da meines Erachtens hingeschrieben werden soll: Bewegungsgleichungen/Funtionsvorschriften für die einzelnen Intervalle.


Dilo3333 
Beitragsersteller
 28.08.2024, 19:31

Vielen Dank