Diesmal geht physik

Zwei jeweils 4,5 m lange Autos A und B fahren auf gerader Strecke im Abstand d= 40m mit konstanter Geschwindigkeit V A = V B = 15 m/s hintereinander. Nun beschleunigt Auto A konstant mi a=2 m/s² und überholt Auto B. Der Überholvorgang ist abgeschlossen, wenn beide Fahrzeuge wieder den Abstand d haben. Berechnen Sie die für den Überholvorgang benötigte Zeitspanne und die Länge der Überholstrecke für das Auto A. könnte mir da jmd helfen?

5 Antworten zur Frage

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Nun ja.diesmal geht es wieder um Physik

So, also dann werd ich dir mal ein bisschen helfen
Wir nehmen an, dass alle Bewegungen reibungsfrei ablaufen. Beide Fahrzeuge beginnen mit v_0=15m/s. Zur Bechreibung nutzt man nun das Orts-Zeit-Gesetz für die verschiedenen Bewegungen. Fahrzeug B bewegt sich konstant geradlinig:
s_B=v_B*t + s0_B; v_B=15m/s, s0_B= m.
Das Fahrzeug A bewegt sich hingegen gleichmäßig beschleunigt. Das Orts-Zeit-Gesetz gilt hier in abgewandelter Form:
s_A=a/2*t^2 + v_A*t + s0_A , s0_A=4,5 m, v_A=15m/s, a=2m/s^2
Beide Bewegungen laufen simultan ab, sodass t in beiden Gleichungen gleich ist. Als zusätzliche "schwierigkeit" kommt hinzu, dass der Überholvorgang erst nach einem Abstand von 40 m abgeschlossen ist. Und hier kommt der Trick. in der Gleichung vom Fahrzeug A, zieht man eine Differenz von 40 m ab. Gleichsetzen beider Gleichungen ergibt:
a/2 t^2+v_A*t+s0_A-40 = v_B*t+s0_B.
Umstellen nach t liefert:
t^2 = 2/a*
t = 9.19 s.
Nach 9.19 Sekunden ist der Überholvorgang abgeschlossen.
Um nun den zurückgelegten Weg zu berechnen, setzt man die oben berechnete Zeit in das Orts-Zeit-Gesetz für Fahrzeug A ein und erhält:
sA = 226.88 m
Probe für Fahrzeug B:
sB = 186.88 m.
Die Differenz ist genau 40 m. Damit ist die Aufgabe gelöst
Korrektur: natürlich ist die wahl des bezugspunktes entscheidend. der Abstand von 40 m ist nicht ganz sauber wie gausS bemerkt hat. es müssten 44.5 m sein. kommt davon, wenn man sowas nebenbei macht, wenn man spiralbahnen auf Kreiskegeln rechnet
die korrigierten Werte:
t=9.43 s
sA=230.51m
sB=190.51m
"Die Kunst der Physik ist es, Redundanzen zu finden, ohne die das Problem 'nackt' wäre und ohne die die Studenten und Schüler keinen Spaß dran hätten
Prinzipiell ist die Antwort richtig, aber es hat sich der Fehlerteufel im Detail eingeschlichen:
Das Hauptproblem ist meiner Meinung nach, das der Bezugspunkt nicht sauber definiert ist, bzw. was als Messpunkt am Auto angesehen wird.
Nehmen wir an, die Front ist der Messpunkt des Auto und der Nullpunkt ist dann stimmen die Angesetzten s0_B und s0_A, aber dann ist der Abstand nach dem Überholvorgang nicht 40m sondern 40m + 4,5m , weil der Abstand immer von den letzten Punkten abhängt. Also entweder nicht 40 sondern 44,5 m abziehen oder gleich einmal weniger 4,5 dazuaddieren.
Schätze mal das dann das Ergebniss mit meinem Übereinstimmt, wäre auch schlimm wenn nicht.
Ich hoffe doch, das ich dir ein wenig helfen kann.
Zuerst muss man mal ein Bezugssystem festlegen. Klingt vielleicht komisch, aber das vereinfacht die ganze Sache. Ich wähle nämlich als Bezugsnullpunkt Auto B-40m, also dort wo das 1. Auto zu anfang fährt.
Jetzt hab ich für Auto A nur noch eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung.
Weiter gilt für die Strecke, die das Auto A nun zurücklegen muss folgende Bedingung:
s = 40m + 4,5 m + 40m + 4,5m
s = 89m
Auto A muss also durch die Beschleunigung 89m mehr zurücklegen als Auto B: es gilt:
s = 1/2 a t^2
->t = wurzel = wurzel
t ~= 9.43398113s ~= 9,43s
Um nun die Strecke zu berechnen muss man einfach die Entfernung, die Auto A gebraucht hat also V_B * t)
Daraus folgt für die Gesamtstrecke:
s_g = s_1 + 9,43s * 15 m/s
s_g ~= 230.51
ich will ja nicht wissen was da raus kommt
sonder wie das geht
Zuerst berechnest du die Zeit die das Auto zum Überholen braucht. Ist es wichtig wie schnell die Autos fahren solange sie gle sind? Würde es länger, kürzer oder gleichlang dauern, wenn die Autos je 100 m/s fahren würden? Was ist die entscheidene Information?
Dann, mit der Überholzeit, bestimmst du den zurückgelegten Weg.
Nebenbei: In welcher Klasse bist du? 11?