Mechanik - Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit, Physikübungen

Zeit-Ort- und Zeit-Geschwindigkeits-Diagramme, Bewegungsfunktion - Gesamtaufgabenbestand (lehrplanunabhängig) - 40 Aufgaben in 9 Levels

Hilfe
  • Beispiel zum Level
    Zu diesem Aufgabentyp gibt es eine passende Beispiel-Aufgabe:
  • Stoff zum Level
    Diagramme für Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit

    Zeit-Ort-Diagramm (\(t\)-\(s\)-Diagramm)
    • Gerade
    • Der Angfangsort \(s_0\) zum Zeitpunkt \(t=0~\mathrm s\) verschiebt die Gerade nach oben (oder unten).
    • Steigung der Geraden ist gleich der konstanten Geschwindigkeit \(v_0\).
    • Steigende Gerade: Bewegung "vorwärts"
      Fallende Gerade: Bewegung "rückwärts"


    Zeit-Geschwindigkeit-Diagramm (\(t\)-\(v\)-Diagramm)
    • waagerechte Gerade
    • Abstand der Geraden zur Zeitachse ist gleich dem Betrag der konstanten Geschwindigkeit \(v_0\).
    • Flächeninhalt zwischen Gerade und Zeitachse entspricht dem zurückgelegten Weg im gewählten Zeitintervall.
  • Tipp zum Level
    Teile das Diagramm in sinnvolle Abschnitte ein. Achte auf die Achsenbeschriftungen und deren Einheiten.
  • Gesamtstoff zum Thema
  • Aufgabenbereich und Bedienung

Aufgabe

Aufgabe 1 von 5 in Level 6
  • Wähle die richtige(n) Aussage(n) aus.
  • Kein Textfeld ausgewählt! Bitte in das Textfeld klicken, in das die Zeichen eingegeben werden sollen.
    • Lkw-Fahrer Paul muss heute ins 
    600
     
    km
     entfernte Hamburg fahren. Er darf mit Pausen eingerechnet nicht länger als 
    9
     
    h
     am Tag arbeiten. Nach spätestens 
    4,5
     
    h
     Fahrt muss er mindestens eine Pause von 
    45
     
    min
     machen. Außerdem darf er grundsätzlich nicht schneller als 
    80
     
    km
    h
     fahren. Sein digitaler Tachograph hat folgendes aufgezeichnet:
    graphik
    Paul ist nie schneller als 
    80
     
    km
    h
     gefahren.
    Er hat sich an die maximale Arbeitszeit gehalten.
    Die Pausenzeiten hat Paul alle eingehalten.
    Er ist die komplette Distanz gefahren.
Beispiel
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Stoff zum Thema (+Video)
Gleichförmige Bewegung I musstewissen Physik
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Gleichförmige Bewegung I musstewissen Physik

Kanal: musstewissen Physik
Diagramme für Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit

Zeit-Ort-Diagramm (\(t\)-\(s\)-Diagramm)
  • Gerade
  • Der Angfangsort \(s_0\) zum Zeitpunkt \(t=0~\mathrm s\) verschiebt die Gerade nach oben (oder unten).
  • Steigung der Geraden ist gleich der konstanten Geschwindigkeit \(v_0\).
  • Steigende Gerade: Bewegung "vorwärts"
    Fallende Gerade: Bewegung "rückwärts"


Zeit-Geschwindigkeit-Diagramm (\(t\)-\(v\)-Diagramm)
  • waagerechte Gerade
  • Abstand der Geraden zur Zeitachse ist gleich dem Betrag der konstanten Geschwindigkeit \(v_0\).
  • Flächeninhalt zwischen Gerade und Zeitachse entspricht dem zurückgelegten Weg im gewählten Zeitintervall.
Beispiel 1
Wähle die richtige(n) Aussage(n) aus.
Das folgende t-s-Diagramm zeigt vier verschiedenfarbige Autos:
·−·−·
    
Orange
    
    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    
 
Rot
−
−
−
    
Grün
    
    
· · · · ·
    
Blau
graphik
▇ Zwei Autos fahren vorwärts, zwei rückwärts.
▇ Das grüne Auto überholt das orangefarbene Auto.
▇ Das rote Auto fährt am schnellsten.
▇ Das orangefarbene Auto fährt als letztes los.
Beispiel 2
Zeichne aus den Messwerten ein t-s-Diagramm. Gib zur Überprüfung deines Diagramms den geforderten Wert ein.
t [s]
0
1
2
3
4
5
s [m]
8
4
4
4
10
16
s
4,5
 
s
=
▇
 
m
Beispiel 3

Wähle das zum \(\displaystyle t\)-\(\displaystyle s\)-Diagramm passende \(\displaystyle t\)-\(\displaystyle v\)-Diagramm aus.
Einheiten: \(\displaystyle s\) in \(\displaystyle \mathrm{m}\), \(\displaystyle t\) in \(\displaystyle \mathrm{s}\) und \(\displaystyle v\) in \(\displaystyle \mathrm{\frac{m}{s}}\).

graphik

graphik
graphik
graphik
graphik
Beispiel 4
Sarina nimmt mit ihrer Fitnessuhr ihr Schwimmtraining auf. Ihr Trainingsplan sieht zunächst 
200
 
m
 Einschwimmen vor, danach eine Pause von ein bis zwei Minuten. Anschließend soll Sie 
100
 
m
 kraulen unter 
01:30
 
min
. Ihre Uhr hat folgendes aufgezeichnet:
graphik
Wähle die richtige(n) Aussage(n) aus:
▇ Sie traininert im 
50
 
m
-Becken.
▇ Ihre Pause war zu lang.
▇ Sarina ist zu langsam gekrault.
▇ Sie hat ihren Trainingsplan voll erfüllt.
Beispiel 5
graphik
Der zurückgelegte Weg bis 
t
=
300
 
s
 ist 
▇
 
m
.
Bewegungsfunktion für Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit

Bewegungsfunktion (Zeit-Ort-Funktion) \(s(t)\) eines Körpers, der sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt:
\(\colorbox{#E8EFF5}{\(s(t)=v_0\cdot t + s_0\)}\)

Dabei ist
  • \(s(t)\) der Ort zum Zeitpunkt \(t\),
  • \(v_0\) die konstante Geschwindigkeit,
  • \(s_0\) der Anfangsort zum Zeitpunkt \(t=0\).
Es ist eine lineare Funktion mit der Variable \(t\). Ihr Graph ist eine Gerade mit dem y-Achsenabschnitt \(s_0\) und der Steigung \(v_0\).
Beispiel 1
Ein ICE fährt ohne Zwischenhalt von Regensburg nach Nürnberg mit einer konstanten Geschwindigkeit. Für die 
88,00
 
km
 benötigt er etwa 
51,00
 
min
. Bei einer Messung wurden leider die ersten 
300,0
 
s
 der Fahrt nicht aufgezeichnet.
Gib die Zeit-Ort-Funktion des Zuges in der Messung in Basiseinheiten an. Runde auf geltende Ziffern.
s(t)
=
▇
Beispiel 2
Auf der rechten Spur einer geradlinigen Autobahn fährt ein Lkw mit einer konstanten Geschwindigkeit von 
72,0
 
km
h
 zum zeitlichen Nullpunkt 
t
=
0
 
s
 in einen Tunnel. Genau 
3,00
 Sekunden später erreicht ein Pkw, der mit gleichbleibender Geschwindigkeit von 
126
 
km
h
 auf der linken Spur unterwegs ist, die Tunneleinfahrt (örtlicher Nullpunkt).
Lkw und Pkw sind zur Zeit 
▇
 
s
 und Ort 
▇
 
m
 gleichauf.