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Exponentielle Abnahme

Schüler Gymnasium, 11. Klassenstufe

Tags: Erklärung, exponentielles abnehmen

 
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Anna-04

Anna-04 aktiv_icon

18:40 Uhr, 03.02.2019

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Hallo, ich benötige noch einmal Hilfe. Wenn mir jemand die Aufgabe in ausführlichen Lösungsschritten vorrechnen könnte, wäre ich seeehr dankbar.

Koffein gelangt ins Blut und wird dort annähernd exponentiell abgebaut. Wenn man eine große Tasse Kaffee (150 ml) getrunken hat, hat man nach ca. 4,5h einen Koffeingehalt im Blut, als hätte man gerade 0,5l Cola getrunken

a) Bestimmen sie, um wie viel Prozent sich Koffein pro Stunde bzw. pro Tag abbaut.

b) Berechnen sie, nach welcher Zeit sich der Koffeingehalt im Blut nach dem Genuss eines Energy Shots (100 ml) auf die Menge eines Aktuell getrunkenen Energy Drinks (100 ml) abgebaut hat.

c) Till meint, dass es, wenn er statt 100 ml Kaffee dieselbe Menge Energy Shots trinkt, doppelt so lange dauert, bis der Koffeingehalt im Blut unter 0,1 mg sinkt. Nehmen sie Stellung.


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supporter

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18:53 Uhr, 03.02.2019

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Wie hoch ist der Koffeingehalt bei 0,5l Cola, wie hoch der von 150 ml Kaffee?

Ohne diese Angaben kann man nicht rechnen.
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Joshua2

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18:55 Uhr, 03.02.2019

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Hier fehlen ein paar Angaben, die wohl irgendwo neben der Aufgabe stehen:

a) Konzentration von 150ml Kaffee* a4,5= Konzentration von0,5l Cola
a=4,5. Wurzel aus (Konzentration von0,5l Cola/Konzentration von 150ml Kaffee)

b) Konzentration Energy Shots (100 ml) at= Konzentration Energy Drink (100 ml)
at= (Konzentration Energy Drink (100 ml)/Konzentration Energy Shots (100 ml))
t= (log(Konzentration Energy Drink (100 ml)/Konzentration Energy Shots (100 ml)))/log a

c)
I. Konzentration 100 ml Kaffee a^ta =0,1
ta =(log (0,1/Konzentration 100 ml Kaffee)/log a
II. Konzentration 100ml Energy Shot a^tb =0,1
tb =(log (0,1/Konzentration 100ml Energy Shot)/log a
III. und dann tb/ta =2?
Anna-04

Anna-04 aktiv_icon

19:05 Uhr, 03.02.2019

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Oh ja, entschuldigung ich hatte vergessen das hier mit zuschreiben:

Koffeingehalt pro 100 ml:
Energy Shot: 160 mg
Kaffee: 80 mg
Energy Drink: 32 mg
Cola: 9 mg
Anna-04

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19:06 Uhr, 03.02.2019

Antworten
Oh ja, entschuldigung ich hatte vergessen das hier mit zuschreiben:

Koffeingehalt pro 100 ml:
Energy Shot: 160 mg
Kaffee: 80 mg
Energy Drink: 32 mg
Cola: 9 mg
Antwort
Joshua2

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19:08 Uhr, 03.02.2019

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Steht da noch irgendwo, wieviel sich davon nach dem Trinken unmittelbar im Blut wiederfindet?
Anna-04

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19:12 Uhr, 03.02.2019

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Nein, alles was in der Aufgabe stand, steht auch hier :-D)
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Joshua2

Joshua2 aktiv_icon

19:47 Uhr, 03.02.2019

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Dann einfach die Angaben umrechnen und in den Lösungsweg einsetzen.

Konzentration von 150ml Kaffee = 80mg/100 150=120

Konzentration von 0,5l Cola =9 mg/100 500

a)
120a4,5=45
a= 4,5te Wurzel aus (45120)
a=0,8

b)
1600,8t=32
0,8t=(32160)
t=log(32160)log0,8
t=7,2

c)
1. 100% des Koffeins wird ins Blut aufgenommen

I. 80 ⋅ 0,8^ta =0,1
ta =log(0,180)log0,8
ta =29,96
II. 160 0,8^tb =0,1
tb =log(0,1160)log0,8
tb =33,06
III. und dann tb/ta =2?
33,0629,96=1,10

2. 10% des Koffeins wird ins Blut aufgenommen

I. 8 ⋅ 0,8^ta =0,1
ta =log(0,18)log0,8
ta =19,63
II. 16 0,8^tb =0,1
tb =log(0,116)log0,8
tb =22,74
III. und dann tb/ta =2?
22,7419,63=1,16

3. 1% des Koffeins wird ins Blut aufgenommen


I. 0,8 ⋅ 0,8^ta =0,1
ta =log(0,10,8)log0,8
ta =9,32
II. 1,6 0,8^tb =0,1
tb =log(0,11,6)log0,8
tb =12,43
III. und dann tb/ta =2?
12,439,32=1,33


Es braucht im Vergleich zur gleichen Menge Kaffee, die nur die Hälfte des Koffeingehalt des Energie Shots hat nur 1,1 mal solange um das Koffein auf 0,1 mg abzubauen. Wird nur 10% der Konzentration des Getränks im Blut aufgenommen ist es 1,16 mal solange. Wird nur 1% der Konzentration des Getränks im Blut aufgenommen ist es 1,33 mal solange.
Frage beantwortet
Anna-04

Anna-04 aktiv_icon

20:38 Uhr, 03.02.2019

Antworten
Ich danke euch !
Frage beantwortet
Anna-04

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20:38 Uhr, 03.02.2019

Antworten
Ich danke euch !
Anna-04

Anna-04 aktiv_icon

21:05 Uhr, 03.02.2019

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bei a): ist der abbau von 0,8 pro tag oder pro stunde und welche einheit ist das?
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Joshua2

Joshua2 aktiv_icon

01:44 Uhr, 04.02.2019

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0,8 sind 20% Abbau pro Stunde. (20% Zuwachs wären 1,2)

Um das ganze pro Tag auszurechen 1:244,5=0,1875
Der Zeitraum von 4,5 Stunden entspricht 0,1875 eines Tages

120⋅a^0,1875=45
a= 0,1875te Wurzel aus (45120)
a=0,00535

D.h. an eine Tag werden rund 99,5% des Koffeins abgebaut

Man müsste das gleiche Ergebnis bekommen mit:

10,824=0,004722

Das sollte sich jetzt im Bereich des Rundungsfehlers abspielen.

Genau gerechnet:

a= 4,5te Wurzel aus (45120)
also
1*(4,5te Wurzel aus (45120))24=0,00535

Jetzt muss man nur noch die Rechnungen mit 0,00535 statt mit 0,8 wiederholen

b)
160⋅0,00535^t=32
0,00535t=(32160)
t=log(32160)log0,00535
t=0,31 des Tages
0,3124=7,4 Stunden

c)
1. 100% des Koffeins wird ins Blut aufgenommen

I. 80 ⋅ 0,00535^ta =0,1
ta =log(0,180)log0,00535
ta =1,28
II. 160*0,00535^tb =0,1
tb =log(0,1160)log0,00535
tb =1,41
III. und dann tb/ta =2?
1,411,28=1,10


2. 10% des Koffeins wird ins Blut aufgenommen

I. 8 ⋅ 0,00535^ta =0,1
ta =log(0,18)log0,00535
ta =0,84
II. 16 *0,00535^tb =0,1
tb =log(0,116)log0,00535
tb =0,97
III. und dann tb/ta =2?
0,970,84=1,16

2. 1% des Koffeins wird ins Blut aufgenommen

I. 0,8 ⋅ 0,00535^ta =0,1
ta =log(0,10,8)log0,00535
ta =0,398
II. 1,6 *0,00535^tb =0,1
tb =log(0,11,6)log0,00535
tb =0,53
III. und dann tb/ta =2?
0,3980,53=1,33

Die Ergebnisse sind also, bis auf den Rundungsfehler bei 0,8 der sich in b) bemerkbar macht, die gleichen. Man hätte bei b) auch 1:247,2 rechnen können und wäre auf 0,3 gekommen. Zu den Ergebnissen von c) kann man noch bemerken, dass es sich ja um eine expontiontielle Abnahme handelt, und nicht um eine lineare. Liniear wäre eine Gerade, etwa f(a)=-0,05a+ Ausgangsmenge. Dann würde der Abbau der doppelten Menge auch doppelt so lange brauchen.


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