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Mitternachtsformel in der Physik (Kinematik)
 
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SarSar



Anmeldungsdatum: 18.01.2019
Beiträge: 1

Beitrag SarSar Verfasst am: 18. Jan 2019 23:00    Titel: Mitternachtsformel in der Physik (Kinematik) Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo!
Ich habe folgendes Problem:
Die Mitternachtsformel kann man auch in der Physik verwenden, z.B. um die Zeit bis ein Körper beim freien Fall auf den Boden auftrifft.
Nun kann man diese Formel aber auch benutzen um herauszufinden, wann und wo zwei in die gleiche Richtung fahrende Körper zusammentreffen/zusammenprallen.

Natürlich muss man hierbei zuerst die Weg-Zeit-Gesetze der zwei Fahrzeuge aufstellen und diese gleichsetzen.
Dann muss man jedoch diese in die Form einer quadratischen Gleichung bringen.

Bei meiner Aufgabe sollte man mit Hilfe der Mitternachtsformel herausfinden, wann ein Zug mit einem vor ihm fahrenden Güterzug zusammenprallt.
Die Bewegungsgleichungen dafür waren:

Zug: s(t)= 33.33m/s × t + 0.5 × (9.81m/s^2) × t^2
Güterzug: s(t)= 1000m + 11.11m/s × t

Nun kann man diese Gleichungen doch gleichsetzen und beliebig umformen, oder?
Nun, irgendwie muss man dies ganz bestimmt machen, sodass man am Ende bestimmte Werte in die Mitternachtsformel einsetzen kann.
Außerdem wird in den Lösungen dann das - Zeichen unter der Wurzel nicht mehr berücksichtigt.
(die Aufgabe ist von Leifi Physik (Schnellzug contra Güterzug, letzte Teilaufgabe davon), vielleicht versteht ihr was ich meine wenn ihr euch die Lösungen dazu anguckt.

Ich würde nur gerne wissen, wie man die Mitternachtsformel in solchen Fällen benutzt und ob es irgendwelche Regeln zum Gebrauch der Mitternachtsformel in der Physik (Kinematik) gibt.




Meine Ideen:
Ich habe mir gedacht,dass die Diskriminante ja immer positiv sein muss, damit die quadratische Gleichung überhaupt 2 Ergebnisse haben kann. Wahrscheinlich wurde deswegen möglichst praktisch umgeformt, sodass man auch wirklich mit der Mitternachtsformel rechnen kann.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 19. Jan 2019 00:43    Titel: Antworten mit Zitat

SarSar hat Folgendes geschrieben:
Die Bewegungsgleichungen dafür waren:

Zug: s(t)= 33.33m/s × t + 0.5 × (9.81m/s^2) × t^2
Güterzug: s(t)= 1000m + 11.11m/s × t


Bist Du sicher? Hat der Zug wirklich eine so irre Beschleunigung? Wie lautet denn die originale Aufgabenstellung?

SarSar hat Folgendes geschrieben:
Nun kann man diese Gleichungen doch gleichsetzen und beliebig umformen, oder?
Nun, irgendwie muss man dies ganz bestimmt machen, sodass man am Ende bestimmte Werte in die Mitternachtsformel einsetzen kann.


Ja, alle Summanden der Gleichung nach Potenzen der Unbekannten x (hier der Zeit t) ordnen, also erst alle Glieder mit x² zusammenfassen, dann alle Glieder mit x und dann alle absoluten Glieder. Dann erhältst Du eine Gleichung in der Form



auf die Du die Mitternachtsformel anwenden kannst, deren Lösung ist



Ich persönlich bevorzuge ja die sog. p-q-Formel. Wenn man die obige Gleichung durch a dividiert, erhält man eine Gleichung der Form



Dazu lautet die Lösung

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