Gepäckband am Flughafen
AFB I–IIAm Flughafen läuft ein Gepäckband gleichförmig. Ein Koffer wird zu Beginn darauf gelegt. Im t-s-Diagramm liegen die Messpunkte (0 s | 0 m), (5 s | 4 m), (10 s | 8 m) und (20 s | 16 m) alle auf einer Geraden.
- Geben Sie an, welche Form der Graph derselben Bewegung im t-v-Diagramm hat.
- Berechnen Sie die Geschwindigkeit des Gepäckbands.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Ansatz: In gleich langen Zeitspannen wachsen die Wege gleich stark, die Geschwindigkeit bleibt also gleich. Ergebnis: Der Graph im t-v-Diagramm ist eine waagerechte Linie. Antwortsatz: Im t-v-Diagramm gehört zu dieser Bewegung eine waagerechte Linie.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Ansatz: v = s : t. Rechnung: v = 16 m : 20 s = 0,8 m/s; Kontrolle mit einem zweiten Punkt: 4 m : 5 s = 0,8 m/s. Antwortsatz: Das Gepäckband bewegt sich mit 0,8 m/s; die waagerechte Linie im t-v-Diagramm liegt damit bei 0,8 m/s.
Zwei Läufer auf der Bahn
AFB II–IIIAnna und Ben laufen gleichzeitig los. Annas t-s-Diagramm ist eine Ursprungsgerade durch (0 s | 0 m) und (40 s | 240 m). Ben darf 30 m vor der Startlinie beginnen; sein Graph ist ebenfalls eine Gerade und verläuft durch (0 s | 30 m), (20 s | 130 m) und (40 s | 230 m). Ein Zuschauer behauptet: „Ben liegt die ganze Zeit vorn.“
- Leiten Sie aus den Wertepaaren her, warum beide Bewegungen gleichförmig sind, obwohl nur einer der beiden Graphen eine Ursprungsgerade ist.
- Untersuchen Sie welcher der beiden Läufer schneller ist.
- Beurteilen Sie die Behauptung des Zuschauers.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Ansatz: gleich lange Zeitspannen vergleichen. Anna legt in 40 s insgesamt 240 m zurück, also in je 20 s genau 120 m. Ben kommt von 30 m auf 130 m, das sind 100 m in 20 s, und von 130 m auf 230 m ebenfalls 100 m in 20 s. Ergebnis: Beide legen in gleich langen Zeiten gleich lange Wege zurück, beide Graphen sind Geraden. Antwortsatz: Beide Bewegungen sind gleichförmig; die Ursprungsgerade bedeutet nur, dass Anna bei 0 m startet, Ben dagegen bei 30 m.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Ansatz: v = s : t mit dem Wegunterschied, nicht mit dem abgelesenen Wert. Rechnung: Anna: v = 240 m : 40 s = 6 m/s. Ben: v = (230 m − 30 m) : 40 s = 200 m : 40 s = 5 m/s. Antwortsatz: Anna ist mit 6 m/s schneller als Ben mit 5 m/s.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Die Behauptung gilt nur am Anfang und ist insgesamt falsch. Begründung: Ben startet mit 30 m Vorsprung, verliert davon aber jede Sekunde 1 m, weil Anna 6 m/s und er nur 5 m/s läuft. Nach 30 s ist der Vorsprung aufgebraucht: Anna ist dann bei 6 m/s · 30 s = 180 m und Ben bei 30 m + 5 m/s · 30 s = 180 m. Danach liegt Anna vorn, nach 40 s mit 240 m gegenüber 230 m. Vollständig ist die Antwort, wenn der Zeitpunkt des Gleichstands berechnet wird und daraus geschlossen wird, dass die Behauptung nur für die ersten 30 s zutrifft.
