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Aufgabe

Fahrplan bei der Bahn

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

Hinweis: Die Idee zu Aufgabe und Lösung wurde durch Thomas Gabler inspiriert.

Die Tabelle zeigt Abfahrts - und Ankunftszeiten verschiedener Züge aus dem Jahr 2000/2001 für die 81km lange Strecke München Hbf - Ingolstadt Hbf.

  Abfahrt München Hbf Ankunft Ingolstadt Hbf
IR 2128 5:29 6:19
RE 21056 6:16 7:13
ICE 920 6:29 7:17
a)

Berechne die Durchschnittsgeschwindigkeiten des InterRegio 2128, des RegionalExpress 21056 und des InterCityExpress 920 für die Fahrstrecke München-Ingolstadt.

b)

Schnellzüge wie der ICE und der IR erreichten damals auf einem Abschnitt von 33km unmittelbar vor Ingolstadt eine Höchstgeschwindigkeit von \(160\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}\), auf den anderen Streckenabschnitten mussten sie langsamer fahren.

Berechne, um wie viele Minuten sich die Fahrzeit verlängerte, wenn der Zug ersatzweise mit einer zwar gleich starken, aber nur \(140\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}\) schnellen Lok gefahren werden muss.

c)

Erläutere, warum die Fahrzeitverlängerung in Wahrheit sogar noch geringer ist.

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a)

Für die Geschwindigkeiten der drei Züge ergibt sich

IR 2128:\[{v_{{\rm{IR}}}} = \frac{{81{\rm{km}}}}{{50{\rm{min}}}} = \frac{{81{\rm{km}}}}{{\frac{{50}}{{60}}{\rm{h}}}} = 97\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}\]
RE 21056:\[{v_{{\rm{RE}}}} = \frac{{81{\rm{km}}}}{{57{\rm{min}}}} = \frac{{81{\rm{km}}}}{{\frac{{57}}{{60}}{\rm{h}}}} = 85\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}\]
ICE 920:\[{v_{{\rm{ICE}}}} = \frac{{81{\rm{km}}}}{{48{\rm{min}}}} = \frac{{81{\rm{km}}}}{{\frac{{48}}{{60}}{\rm{h}}}} = 101\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}\]

b)

Es können insgesamt 33{\rm{km}}\) mit \(160\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}\) gefahren werden.

Fahrzeit mit \(160\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}\):\[{t_{160}} = \frac{{33{\rm{km}}}}{{160\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}}} = 0,21{\rm{h}} = 12{\rm{min}}\]Fahrzeit mit \(140\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}\):\[{t_{140}} = \frac{{33{\rm{km}}}}{{140\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}}} = 0,24{\rm{h}} = 14{\rm{min}}\]Die Fahrzeit verlängerte sich theoretisch um 2 Minuten.

c)

In Wahrheit fällt der Zuwachs noch etwas geringer aus, weil der Zug ja zusätzlich von \(140\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}\) auf \(160\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}\) beschleunigen muss, und weil er schon ein Stück vor Ingolstadt mit dem Bremsen beginnen muss.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Gleichförmige Bewegung