Antwort auf die Eingangsfrage Ist es sinnvoll, die Zeiten im Schwimmsport auf Hundertstelsekunden genau zu messen? Welche mittlere Geschwindigkeit hat die Schwimmerin? Sie legt 200 m in 2:21,97 min = 141,97 s zurück und hat damit eine mittlere Geschwindigkeit von ca. 1,409 m/s. In einer Hundertstelsekunde legt sie einen Weg von 1,4 cm zurück. Bei einem 50 m-Becken und einer Zeitdifferenz von einer Hundertstelsekunde müsste das Becken für eine Schwimmstrecke von 200 m auf 3,5 mm genau vermessen sein. Die Unterschiede in der Spitzengruppe sind sehr gering. Die Zweitplatzierte lag mit einer Zeit von 2:21,84 nur um 0,13 s (d. h. um 18 cm) vor Jukic (30.1). Bei der modernen Zeitmessung ist die Schwimmerin für die Zeitmessung selbst verantwortlich. Am Beckenende müssen die Schwimmerinnen Anschlagtafeln (touch pads) berühren, um die Zeitmessung zu stoppen. Die Position der Anschlagplatten wird mit Laserentfernungsmessern auf ± 1 mm gemessen. Die Anschlagplatten werden so eingerichtet, dass der Weg – bei vier geschwommenen Längen – maximal ± 4 mm vom Sollwert abweicht und es daher maximal zu einem Unterschied von ±8mm kommt. Es ist daher in unserem Fall meßtechnisch durchaus sinnvoll, die Zeit auf Hundertstelsekunden zu messen. Zusätzlich werden hochauflösende Videoaufnahmen gemacht. Sie zeigen, dass die Zweitplatzierte im Moment des Ziel-Anschlags 16 cm hinter der Erstplatzierten zurück lag. 30.1 Mirna Jukic, die bisher erfolgreichste österreichische Schwimmerin 30.2 Untersuche den Bremsweg eines Fahrrads. 1 E4 W3 S4 W4 a) Ein LKW fährt von Wien nach Salzburg. Stelle die Fahrt in einem Weg-Zeit-Diagramm dar. b) Der LKW muss auf der Autobahn plötzlich bremsen. Beschreibe den Bremsvorgang. Analysiere, welche Faktoren den Bremsvorgang beeinflussen können. c) Beurteile, ob es wichtig ist, dass das Reifenprofil des Fahrzeugs in Ordnung ist. Begründe deine Entscheidung. d) Erläutere aus physikalischer Sicht die Gefahren, die beim plötzlichen Bremsen entstehen können. 2 S2 S3 a) Definiere die Unterschiede der Methoden physikalischen Arbeitens zu jenen anderer Wissenschaften. Erläutere zunächst allgemein, dann anhand eines Beispiels. b) Im Internet findest du zahlreiche Einträge zur (Nicht-)Existenz von „Erdstrahlen“. Beurteile, welche Beiträge wissenschaftlich belegt sind. Woran erkennst du das? Begründe deine Entscheidung. 3 E3 Beobachte einen Bremsvorgang beim Fahrrad (30.2) bei verschiedenen Geschwindigkeiten. Analysiere, welche Faktoren den Bremsvorgang beeinflussen (z. B. Qualität der Bremsen, Untergrund) und was für dich gefährlich sein könnte. 4 E2 Eine durchschnittliche Beschleunigung beim Radfahren ist etwa 1 m/s2. Überlege dir, wie du das überprüfen könntest. 5 W1 W1 S2 Voyager 1 ist eine Raumsonde der NASA zur Erforschung des äußeren Planetensystems (30.3). Seit dem Start am 5. September 1977 bewegt sie sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 17 km/s durchs All und sendet regelmäßig Daten zur Erde. a) Lies nach, wann die Sonde am Planeten Jupiter vorbeigekommen ist. Informiere dich auf der Website http://voyager.jpl.nasa.gov/mission/ science/ wie weit die Sonde derzeit von der Sonne entfernt ist. b) Wie lange braucht ein Signal (Lichtgeschwindigkeit) für diese Entfernung? c) In einem Star-Trek-Film (Raumschiff Voyager) strandet das fiktive Raumschiff USS Voyager in einem fernen Bereich der Galaxis und sucht den Weg zurück zur Heimat. Diskutiere, wie realistisch derartige Szenen sind. Weiterführende Fragestellungen 30.3 Voyager 1 wurde 1977 gestartet. Es ist jene Sonde, die sich am weitesten von der Erde wegbewegt hat. Heute befindet sie sich weit außerhalb des Planetensystems. Im April 2022 betrug ihre Entfernung zur Sonne 155 AE. Lies nach, welche Erkenntnisse über die Planeten wir dieser Sonde zu verdanken haben. Der Sender hat eine Leistung von 28 Watt. Überlege, welche Probleme sich bei der Übertragung von Messdaten zur Erde ergeben! 30 Mechanik I Praxis und Vertiefung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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