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Aufgabe

Auswerten einer Zeit-Weg-Tabelle

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

Für die Bewegung eines Autos wurde die folgende Zeit-Weg-Tabelle (\(t\)-\(s\)-Tabelle) aufgenommen:

\(t\;{\rm{in}}\;{\rm{s}}\) \(0,0\) \(1,0\) \(2,0\) \(3,0\) \(4,0\) \(5,0\) \(6,0\) \(7,0\) \(8,0\) \(9,0\) \(10,0\) \(11,0\)
\(s\;{\rm{in}}\;{\rm{m}}\) \(0\) \(20\) \(40\) \(60\) \(80\) \(100\) \(110\) \(120\) \(130\) \(140\) \(140\) \(140\)
a)

Zeichne ein Zeit-Weg-Diagramm(\(t\)-\(s\)-Diagramm); \(1{\rm{s}} \buildrel \wedge \over = 1{\rm{cm}}\),  \(20{\rm{m}} \buildrel \wedge \over = 1{\rm{cm}}\).

b)

Berechne die Geschwindigkeit im Intervall \(\left[ {0,0{\rm{s}}\;;\;5,0{\rm{s}}} \right]\).

c)

Berechne die Geschwindigkeit im Intervall \(\left[ {5,0{\rm{s}}\;;\;9,0{\rm{s}}} \right]\).

d)

Beschreibe den "Bewegungszustand" des Autos zwischen der 9. und der 11. Sekunde.

e)

Berechne, welche Strecke das Auto bis zur 11. Sekunde zurückgelegt hätte, wenn es mit der anfänglichen Geschwindigkeit weitergefahren wäre.

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a)

Der Zeit-Weg-Graph ergibt sich zu:

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Diagramm zu Teil a)
b)

Für die Geschwindigkeit gilt\[v = \frac{s}{t} \Rightarrow v = \frac{{100{\rm{m}}}}{{5,0{\rm{s}}}} = 20\frac{{\rm{m}}}{{\rm{s}}}\]

c)

Für den zweiten Teil der Bewegung im Intervall \(\left[ {5{\rm{s}}\;;\;9{\rm{s}}} \right]\) müssen wir beachten, dass nun die Bewegung nicht mehr zum Zeitpunkt \(t = 0{\rm{s}}\) beginnt und das Auto bereits eine Strecke von \(s = 100{\rm{m}}\) zurückgelegt hat. Man kann aber leicht ausrechnen, dass für den zweiten Teil der Bewegung die Strecke \(\Delta s = 140{\rm{m}} - 100{\rm{m}} = 40{\rm{m}}\) in der Zeit \(\Delta t = 9,0{\rm{s}} - 5,0{\rm{s}} = 4,0{\rm{s}}\) zurückgelegt wird. Somit ergibt sich hier\[v = \frac{{\Delta s}}{{\Delta t}} \Rightarrow v = \frac{{40{\rm{m}}}}{{4,0{\rm{s}}}} = 10\frac{{\rm{m}}}{{\rm{s}}}\]

d)

Das Auto steht, da mit fortschreitender Zeit kein Weg zurückgelegt wird.

e)

\[v = \frac{s}{t} \Leftrightarrow s = v \cdot t \Rightarrow s = 20\frac{{\rm{m}}}{{\rm{s}}} \cdot 11{\rm{s}} = 220{\rm{m}}\]

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Gleichförmige Bewegung