Mathematik online lernen im Mathe-Forum. Nachhilfe online
Startseite » Forum » Entfernung zwischen Erde und Mond berechnen

Entfernung zwischen Erde und Mond berechnen

Schüler Berufskolleg, 11. Klassenstufe

Tags: Cosinussatz, Dreiecksberechnung, Entfernung, Sinussatz, Trigonometrie

 
Antworten Neue Frage stellen Im Forum suchen
Neue Frage
bazille

bazille aktiv_icon

12:57 Uhr, 29.03.2014

Antworten
Im 18. Jahrhundert wurde die Entfernung von der Erde zum Mond trigonometrisch bestimmt. In Berlin B (geograph. Breite φ1= 52.52°) und am Kap der Guten Hoffnung K (geograph. Breite φ2= -33,93°), die auf demselben Längenkreis liegen, wurde der Mond zur selben Zeit angepeilt. Es ergaben sich die Winkel δ1= 32.08° und δ2= 55.72°.
Berechne Strecke BK, β, Strecke BC und Strecke AC. (Erdradius=6370km).

Die angehängte Zeichung wurde von der Aufgabe vorgegeben, ich habe sie nur nochmal abgezeichnet, um schonmal gegebene und gesuchte Größen markieren zu können. Der noch fehlende Winkel bei B ist als α benannt, der fehlende Winkel bei K als γ, der beim Mond als ε.

Ich habe zunächst den Winkel β berechnet.
Da es sich um ein gleichschenkliges Dreieck handelt, ist β:
β= (180°- φ1-|φ2|):2
β= (180°-52,52°-33,93°):2
β= 46,775°

Dann habe ich die Strecke BK mit dem Cosinussatz berechnet:
BK2=AB2+AK2-2ABAKcos(φ1+|φ2|)
(Ich spare mir mal das Ausschreiben, ob ich die korrekten Zahlen eingesetzt habe, hab ich mehrfach überprüft - AB und AK sind jedenfalls gleich und jeweils der Erdradius)
BK= 8725,18km

Dann habe ich die fehlenden Winkel α,γ und ε berechnet.
α =180°- β-δ1= 101,145°
γ =180°- β-δ2= 77,505°
ε =180°- α-γ= 1,35°

Nun habe ich den Sinussatz im Dreieck BCK angewendet, um BC zu bestimmen.
BC=sinγBKsinε

Hierbei kommt heraus, sofern ich das stumpf rechne:
BC =427515,69km
Sofern ich von der Regel für Winkel unter 10° ausgehe, nach der sin(Winkel)=Winkel gilt:
BC =6333,57km

Die zweite Lösung ist schonmal eindeutig unlogisch. Warum ich der ersten nicht traue,kommt nun:

Um AC zu berechnen, wende ich den Sinussatz im Dreieck ABC an.
AC=sin(α+β)BCsinφ1

Ergebnis ist hier für die erste Lösung für BC:
AC =427515,69km
Für die zweite Lösung von BC:
AC =4249,10km

Beides kann nicht sein, im ersten Fall würde das bedeuten, dass Berlin genauso weit vom Mond weg ist wie der Erdmittelpunkt, im zweiten Fall... nun ja. Da steckt der Mond in der Erde. *hüstelt* Keine so schöne Option.

Ich suche also jemanden, der meinen Fehler findet oder mir sagen kann, warum dieser Rechenweg nicht funktioniert und/oder mir bei einem neuen Anlauf hilft.
Die Aufgabe sollte mit dem Wissen der 10. Klasse Realschule lösbar sein (wenn auch ein echt harter Brocken).



DSC_0563

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich bräuchte bitte einen kompletten Lösungsweg." (setzt voraus, dass der Fragesteller alle seine Lösungsversuche zur Frage hinzufügt und sich aktiv an der Problemlösung beteiligt.)
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Sinus (Mathematischer Grundbegriff)
Kosinus (Mathematischer Grundbegriff)
Trigonometrie (Mathematischer Grundbegriff)
Tangens (Mathematischer Grundbegriff)
Rechenregeln Trigonometrie
Sinussatz (Mathematischer Grundbegriff)

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
Online-Nachhilfe in Mathematik
Antwort
DK2ZA

DK2ZA aktiv_icon

16:59 Uhr, 29.03.2014

Antworten
BC=sinγBKsinε=sin77,5058725,18sin1,35=361571 (km)

KC ergibt sich dann mit dem Kosinussatz zu 359784 km


GRUSS, DK2ZA

Antwort
Yokozuna

Yokozuna aktiv_icon

17:13 Uhr, 29.03.2014

Antworten
Hallo,

ergänzend zu dem, was DK2ZA gesagt hat:

Die Formel sin(Winkel) = Winkel für Winkel < 10° setzt voraus, daß der Winkel im Bogenmaß gemessen wird (Du hast den Winkel in Grad genommen!).

Ferner ist Deine Berechnung für AC falsch. Du hast angenommen (vielleicht weil die Zeichnung das so sugeriert), daß der Mond in der Äquatorebene der Erde liegt und Du hast für den Winkel BAC den Wert φ1 genommen. Das ist aber falsch, der Mond liegt deutlich über dem Mondäquator und der Winkel BAC ist nur etwa 31.5°. Deshalb ist es besser, die Entfernung AC mit dem Kosinussatz zu berechnen, also
AC^2 =r2+ BC^2 -2r BC cos(α+β)
Ich bekomme da AC =366983.75 km heraus.

Viele Grüße
Yokozuna

Diese Frage wurde automatisch geschlossen, da der Fragesteller kein Interesse mehr an der Frage gezeigt hat.