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Die aufgehängte Erdkugel

Schüler Gymnasium, 12. Klassenstufe

Tags: newtisches Näherungsverfahren, Trigonometrie

 
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Nina304

Nina304 aktiv_icon

16:59 Uhr, 18.05.2015

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Wir denken uns eine Schnur um die Erde (Erdradius r=6370km) und verlängern dann diese 40000km lange Schnur um nur 1m, also Erdumfang plus 1m. Nun wird die ganze Schnur an einer einzigen Stelle straff von der Erde abgezogen. Wie weit ist dei abziehende Hand von der Erde entfernt?

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Sinus (Mathematischer Grundbegriff)
Kosinus (Mathematischer Grundbegriff)
Trigonometrie (Mathematischer Grundbegriff)
Tangens (Mathematischer Grundbegriff)
Rechenregeln Trigonometrie

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
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ledum

ledum aktiv_icon

17:16 Uhr, 18.05.2015

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Hallo
einfach eine Skizze machen, die kann ruhig klein sein, du weißt dass das abhebende Stück auf jeder Seite 50cm lang ist und tangential an den Kreis. ziehe 3 Hilfslinien 1. Erdmitte zu Hand, 2. die 2 Erdradien zum Tangentenpunkt.
Wenn du noch ne Frage dazu hast beziehe sie auf deine Skizze!
Gruß ledum
Nina304

Nina304 aktiv_icon

17:31 Uhr, 18.05.2015

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ich komm nur so weit wie ich es auf dem Anhang ab. Ich weiß nicht wie ich Alpha berechnen soll,dass ich dann auf die Höhe komm

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uwe39

uwe39 aktiv_icon

17:36 Uhr, 18.05.2015

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Hallo,
siehe hierzu

mathekurs.ch/mk/files/analysis/newtonverf.pdf

Gruß
uwe39
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Ginso

Ginso aktiv_icon

17:49 Uhr, 18.05.2015

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Ich habe mal den querschnitt skizziert und auf ein Koordinatensystem gelegt. Der obere Halbkreis kann durch rcos(x) beschrieben werden. gesucht ist die Länge der blauen Linie. Wir wissen dass die beiden roten Linien zusammen um 1m länger sind als der grüne Bogen. Sei xb der x-Wert von dem Punkt b an dem die Schnur die Erde verlässt. Wenn wir den Wert kennen, dann können wir den rest bestimmen, denn die steigung von f ist die Steigung, die der Kreis bei b hat also cosʹ(xb)=-sin(xb)
damit können wir f aufstellen und die Länge der blauen Strecke ist dann f(0)-r.
Wie finden wir also xb?
Nun wenn wir xb hätten, dann könnten wir den Winkel α des Segmentes bestimmen durch 2tan-1(-xbcos(xb)).
Da wir wie bereits erwähnt auch f in abhängigkeit von xb aufstellen können, können wir die Länge des eingezeichneten Abschnitts von f dann berechnen durch
((f(0)-f(xb))2+xb2). Nun wissen wir dass 2tan-1(-xbcos(xb))-2sqrt((f(0)-f(xb))2+xb2)=1 und können diese Gleichung nach xb auflösen. Kommst du jetzt klar?


Aufgabe
Nina304

Nina304 aktiv_icon

18:51 Uhr, 18.05.2015

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Leider nicht ganz. Den Anfang hab ich verstanden aber dann komm ich nicht mehr weiter.Allerdings hab ich sowas mit Näherungsverfahren vorher auch noch nie gemacht.
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Ginso

Ginso aktiv_icon

18:56 Uhr, 18.05.2015

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oh ich seh grad ich hab in der letzten Gleichung am Anfang nur den Winkel α hingeschrieben, stattdessen man natürlich α benutzen un die Bogenlänge zu berechnen, also mit r multiplizieren
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Atlantik

Atlantik aktiv_icon

02:11 Uhr, 19.05.2015

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Ein anderer Zugang:

U1=40.000.000m mit r1=6.366.197,7236m

U2=40.000.001m mit r2=6.366.197,8828m

Nun denken wir uns diese Schnur freischwebend um die Erde als Ring vor. So hat dieser Ring etwa

einen Abstand von 16cm von der Erde. Ziehen wir nun diese Schnur senkrecht hoch, so

verdoppelt sich der Abstand auf etwa 32cm. Es müssen aber mehr als 32 cm sein, weil die
Schnur nicht ringförmig bleibt


mfG

Atlantik

Zeichnung:



Unbenannt
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uwe39

uwe39 aktiv_icon

10:35 Uhr, 19.05.2015

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Hallo, Nina,

warum willst Du denn das "Rad" unbedingt neu erfinden. Auf der von mir vorab genannten "Seite" wird Dir das für die Lösung der Aufgabe vorgegebene Näherungsverfahren (Das Newtonverfahren-mathekurs.ch) erläutert und darauf aufbauend auf Seite 4 des Vorgangs der genaue Rechenweg dargestellt. Schau Dir das doch einmal an, auch wenn Du - wie Du schreibst - "sowas mit dem Näherungsverfahren vorher auch noch nie gemacht hast". Es ist doch durchaus ein Versuch wert, den dort aufgezeigten Rechenweg nachzuvollziehen.

MfG
uwe39
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