Mathematik/Physikaufgabe

  • Ich lag gestern bissel kränklich darnieder und bei der Gelegenheit ist mir eine kleine Mathe/Physikaufgabe in den Sinn gekommen:


    Die Kerbals wollen für die Besucher des KSC eine neue Attraktion bauen. Und zwar soll ein Turm errichtet werden, in dem mutige Kerbals für 6 Sekunden Schwerelosigkeit erleben können. Zu diesem Zweck wird an der Spitze des Turms eine kugelförmige Kabine von 2 Metern Durchmesser befestigt, die sich - nachdem der Passagier eingestiegen ist 6 Sekunden lang in freiem Fall nach unten bewegen wird. Nach den 6 Sekunden erlebt der Passagier noch die Kräfte eines leichten Raketenstarts am eigenen Körper : die Kabine wird mit 2G abgebremst (keine Angst - die Kabine ist gepolstert). Am Ende der Fahrt kommt die Kabine genau im Erdgeschoss des Turmes zum Stehen. Was für ein Erlebnis!


    Frage:

    • Wie hoch müsste der Turm sein (von der Spitze bis zum Boden (eine Kabinenaufhängung über der Kabine sei für die Rechnung zu vernachlässigen)
    • Wie hoch ist die Maximalgeschwindigkeit der Kabine im freien Fall?


    Gegeben:

    • Im Turm unter der Kabine herrscht Vacuum, so dass die Luftreibung die Kabine nicht bremsen wird...
    • Durchmesser der Kabine = 2m
    • Gravitation: 9.81 m/s2 (1G)
    • Bremskraft: 2G
    • Kabine in freiem Fall: 6 Sekunden
    • Höhe des Kabinenbodens bei Stillstand: 0 Meter

    Für die Lösung bitte die Ergebnisse und den Lösungsweg aufschreiben!


    Und das gibts zu gewinnen:
    den Munexplorer inkl. dem mitnehmbaren wiederandockbaren BeetleRover (vgl. hier ) Ideal zum Wiederholtem Landen auf dem Mun und immer wieder nachtanken an ner Munstation...(Forschen ohne Ende)


    Und nun viel Spaß beim rechnen ;)

  • Ich hab grad mal Handy mit Excel gemacht in der Schule #Deutsch (Fehler daher wahrscheinlich):
    Höhe: min 323,73 + Kapsel-Höhe , würde aber zur Sicherheit mehr nehmen in echt ;) (Ja dafür gibt es bei uns Punkte);
    Höchstgeschwindigkeit: 58,86ms;
    Hier meine Rechnung
    V H
    1 9,81 9,81
    2 19,62 29,43
    3 29,43 58,86
    4 39,24 98,1
    5 49,05 147,15
    6 58,86 206,01

    Bremsen
    58,86 264,87
    39,24 304,11
    19,62 323,73
    0


    Das deutsche Volk ist ein Volk von Freien und deutscher Boden duldet keine Knechtschaft. Fremde Unfreie, die auf ihm verweilen macht er frei.

    Ich glaube an das Schlechte in Menschen und an das Gute im Hund

  • uh rechnen :D
    *Formelsammlung aufschlag*


    Formel für gleichmäsige Beschleunigung:
    s(t)=s0+v0*t+1/2*a*t^2


    s0 spielt keine Rolle, weil wir mit der Kabine nicht höher als den Turm gehen können.
    v0*t Spielt auch keine Rolle, wir wollen die Kabine ja fallen lassen und nicht nach unten werfen.


    also bleibt nurnoch 1/2*a*t^2 übrig.


    Da einfach mal die 6 Sekunden und die 9,81 m/s^2 eintragen:


    s(6)=1/2*9,81*6^2
    s(6)=176,58 Meter


    Runden wir das Auf, damit wir einen Sicherheitsabstand haben -> 180Meter


    der Bremsweg is ja Mehr oder weniger das selbe, nur mit einer 2g Beschleunigung. Also teilen wir die 180 durch 2 -> 90 Metern


    Die beiden Zahlen nurnoch addieren, dann haben wir eine Gesamthöhe von ?270 Metern für den Turm.
    Ganz genau müssen wir das sowiso nicht rechnen. Denn ohne Sicherheitsabstand würde ich das ganze jedenfalls nicht bauen.


    Falls jemand doch ganz genau das Ergebnis haben möchte: 264,87 Meter.



    Hab ich mich verrechnet?




    (edit)
    oops Maximalgeschwindigkeit vergessen.


    Einfach Beschleunigung mal Zeit nehmen:
    v(t)=a*t
    v(6)=9,81*6
    v(6)=58,86 m/s ? 211,896 km/h

    3 Mal editiert, zuletzt von Nibooss ()

  • Okay, das ganze Rechnet sich ja relativ einfach ^^

    Zeig mir 'nen Job den die Bo nicht kann - Ich warte!

  • Da bin ich mal auf ne neue Formel gestoßen! Naja wenn wir in Physik erstmal beigebrcht kriegen das Boden Böden heißt und ein Stück Papier ne fläche ist ist das aber nicht verwunderlich


    Das deutsche Volk ist ein Volk von Freien und deutscher Boden duldet keine Knechtschaft. Fremde Unfreie, die auf ihm verweilen macht er frei.

    Ich glaube an das Schlechte in Menschen und an das Gute im Hund

  • Nach meinen Berechnungen würd ich sagen Niboos hat recht (fast) - er hat lediglich die 2 Meter Hohe Kabine vergessen die noch obendrauf kommt - man rechnet ja mit der formel von Kabinenboden beim Start zum Kabinenboden beim Anhalten.. ;)
    Die Vorrechnung von KCST war am übersichtlichsten - aber auch er ist auf die 2m Kabine weiter nicht eingegangen...
    Alle hatten die richtige maximale Geschwindigkeit berechnet - Danke für euer aller Teilname!


    Gewinner des Preises ist somit (trotz der 2M Falle, die er aber durch seine Rundung umgangen hat ;) ) Niboos (Preis geht Morgen auf die Reise - Edit: habs doch gleich verschicken können...) - allen Anderen sage ich herzlichen Dank für die Teilnahme und hoffe es hat Spaß gemacht


    PS: @ KCST - ja das wird ne Höllenmaschine - aber Kerbals mögen sowas... ;)