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Aufgabe

t-v-Diagramm eines Rennwagens

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

In Tab. 1 sind Messwerte beim Start eines Rennwagens aufgelistet.

Tab. 1 Messwerte
\({\rm{Zeit}}\;t\;\rm{in}\;\rm{s}\) \(0{,}0\) \( 1{,}0\) \( 2{,}0\) \( 3{,}0\) \( 4{,}0\) \( 6{,}0\) \( 8{,}0\) \( 10{,}0\) \( 12{,}0\) \( 14{,}0\)
\({\rm{Geschwindigkeit}}\;v\;\rm{in}\;\frac{\rm{m}}{\rm{s}}\) \( 0\) \( 10\) \( 20\) \( 29\) \( 37\) \( 50\) \( 59\) \( 64\) \( 65\) \( 65\)
a)

Zeichne das Zeit-Geschwindigkeit-Diagramm für den Start des Rennwagens.

b)

Berechne die mittlere Beschleunigung zwischen \(t = 0{,}0\,{\rm{s}}\) und \(t = 1{,}0\,{\rm{s}}\).

c)

Berechne die mittlere Beschleunigung zwischen \(t = 6{,}0\,{\rm{s}}\) und \(t = 10{,}0\,{\rm{s}}\).

d)

Gib die Beschleunigung bei \(t = 13{,}0\,{\rm{s}}\) an.

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a)

Das \(t\)-\(v\)-Diagramm ergibt sich zu

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 \(t\)-\(v\)-Diagramm des Starts des Rennwagens
b)

Für die mittlere Beschleunigung zwischen \(t = 0{,}0\,{\rm{s}}\) und \(t = 1{,}0\,{\rm{s}}\) ergibt sich\[\bar a = \frac{\Delta v}{\Delta t} \Rightarrow \bar a = \frac{{10{,}0\,\frac{{\rm{m}}}{{\rm{s}}} - 0{,}0\,\frac{{\rm{m}}}{{\rm{s}}} - }}{{1{,}0\,{\rm{s}} - 0{,}0\,{\rm{s}}}} = 10\,\frac{{\rm{m}}}{{{{\rm{s}}^2}}}\]

c)

Für die mittlere Beschleunigung zwischen \(t = 6{,}0\,{\rm{s}}\) und \(t = 10{,}0\,{\rm{s}}\) ergibt sich \[\bar a = \frac{\Delta v}{\Delta t} \Rightarrow \bar a = \frac{{64\frac{{\rm{m}}}{{\rm{s}}}}-{50\frac{{\rm{m}}}{{\rm{s}}}}}{10{,}0\,{\rm{s}}-6{,}0\,\rm{s}} = 3{,}5\,\frac{{\rm{m}}}{{{{\rm{s}}^2}}}\]

d)

Die Beschleunigung ist als die Änderung der Geschwindigkeit definiert. Zwischen \({t_1} = 12{,}0\,{\rm{s}}\) und \({t_2} = 14{,}0\,{\rm{s}}\) ändert sich die Geschwindigkeit nicht. Deshalb ist die Beschleunigung bei \(t=13{,}0\,\rm{s}\) gleich null.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Beschleunigte Bewegung