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Aufgabe:

IMG_3183.jpeg

Text erkannt:

11 Ein Fallschirmspringer springt aus \( 4000 \mathrm{~m} \) Höhe zum Zeitpunkt \( t=0 \mathrm{ab} \). Seine Fallgeschwindigkeit wird durch die Funktion \( v \) mit \( v(t)=50-50 e^{-0,2 t} \) beschrieben ( \( t \) in Sekunden, \( v(t) \) in Meter pro Sekunde).
a) Wie groß ist die gefallene Strecke und seine Höhe nach zehn Sekunden?
b) Bestimmen Sie einen Term für die Höhe des Springers zur Zeit \( t>0 \).
c) Bestimmen Sie näherungsweise die Zeit, nach der die „Öffnungshöhe“ für den Fallschirm \( (1000 \mathrm{~m}) \) erreicht wird.


Problem/Ansatz:

Stimmt das was ich gerechnet habe und wie geht man bei 11 a) vor?

IMG_3184.jpeg

Text erkannt:

\( \begin{array}{l}\text { 11) } \quad h(0)=4000 m \quad v(t)=50-50 e^{-0,2 t} \\ h(t)=4000 \int \limits_{0}^{t}(f(x) d x \\ \quad h(t)=4000-\int \limits_{0}^{t}\left(50-50 e^{-0,2 x}\right] d x \\ =4000-\left[50 x-50(-5) e^{-0,2 x}\right]_{0}^{t} \\ \left.=4000-\left(150 t+250 e^{-0,2 t}\right)-(+250)\right) \\ =3750-\left(50 t+250 e^{-0,2 t}\right)\end{array} \)

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wie geht man bei 11 a) vor?

seine Höhe nach zehn Sekunden? für T=10 einsetzen in das Erg. von b). #

Wie groß ist die gefallene Strecke 4000-#

Avatar von 289 k 🚀

Ist die Funktion richtig oder nicht ?

Ich denke : richtig.

Hab ich auch raus.

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a) Integriere v(t) in den Grenzen von 0 bis 10.

Ziehe das Ergebnis von 4000 ab.

Avatar von 39 k

Ist meine funktionsgleichung richtig?

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Ein Fallschirmspringer springt aus 4000 m Höhe zum Zeitpunkt t = 0 ab. Seine Fallgeschwindigkeit wird durch die Funktion v mit v(t) = 50 - 50·e^(- 0.2·t) beschrieben (t in Sekunden, v(t) in Meter pro Sekunde).

b) Bestimmen Sie einen Term für die Höhe des Springers zur Zeit t > 0.

h(t) = 4250 - 50·t - 250·e^(- 0.2·t)

Deine Funktion ist also richtig.

a) Wie groß ist die gefallene Strecke und seine Höhe nach zehn Sekunden?

h(10) = 3716.2 m

4000 - 3716.2 = 283.8 m

c) Bestimmen Sie näherungsweise die Zeit, nach der die "Öffnungshöhe" für den Fallschirm (1000 m) erreicht wird.

h(t) = 4250 - 50·t - 250·e^(- 0.2·t) = 1000 → t = 65.00 s

Avatar von 487 k 🚀
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Aloha :)

Die Fall-Geschwindigkeit ist uns bekannt:$$v(t)=50-50e^{-0,2\,t}$$

zu a) Die gefallene Strecke \(s(t)\) zum Zeitpunkt \(t\ge0\) ist:$$\pink{s(t)=}\int\limits_0^tv(\tau)\,d\tau=\int\limits_0^t\left(50-50e^{-0,2\tau}\right)d\tau=\left[50\tau-\frac{50e^{-0,2\tau}}{-0,2}\right]_{0}^t$$$$\phantom{s(t)}=\left[50\tau+250e^{-0,2\tau}\right]_{0}^t=\left(50t+250e^{-0,2t}\right)-(0+250)$$$$\phantom{s(t)}=\pink{50t+250e^{-0,2t}-250}$$

Nach \(t=10\,\mathrm s\) ist der Fallschirmspringer \(s(t=10)\approx283,83\,\mathrm m\) gefallen.

zu b) Um die Höhe \(h(t)\) zum Zeitpunkt \(t\) zu erhalten, subtrahieren wir die gefallene Strecke \(s(t)\) von der Anfangshöhe:$$\pink{h(t)=}4000-s(t)=\pink{4250-\left(50t+250e^{-0,2t}\right)}$$

zu c) Für die Zeit \(T\) zum Ziehen der Reißleine bei \(1000\,\mathrm m\) Höhe gilt:$$h(T)=1000\quad\big|\text{Funktionsterim einsetzen}$$$$4250-\left(50T+250e^{-0,2T}\right)=1000\quad\big|\colon(-50)$$$$-85+\left(T+50e^{-0,2T}\right)=-20\quad\big|+85$$$$T+50e^{-0,2T}=65$$

Da die Expontentialfunktion \(e^{-0,2\,T}\) einen negativen Exponenten hat, ist sie kleiner als \(1\). Für große \(T\)-Werte dominiert im Term \((T+50e^{-0,2T})\) der lineare Anteil \(T\) immer mehr. Wir können daher den Exponential-Term vernachlässigen und die Fallzeit bis zum Öffnen des Schirms näherungsweise direkt ablesen:$$\pink{T\approx65\,\mathrm s}$$

Avatar von 152 k 🚀

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