4.2
Das Entfernungsproblem bestimmt, wie weit ein Objekt sich zurückgelegt hat, anhand der an verschiedenen Zeitpunkten gemessenen Geschwindigkeit.
Wenn die Geschwindigkeit variiert, kann die Gesamtdistanz durch das Addieren kleiner Verschiebungsintervalle berechnet werden, die jeweils die Bewegung über einen kurzen Zeitschritt zeigen.
Zum Beispiel belägt ein Läufer in einem Rennen während der ersten drei Sekunden stetig. Alle halbe Sekunden durchgeführte Geschwindigkeitsmessungen zeigen, dass die Geschwindigkeit von 0 auf 6,2 Meter pro Sekunde steigt.
Diese Messungen werden verwendet, um die Gesamtdistanz zu schätzen, indem das Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm in halbe Sekunden-Rechtecke für die untere Summe und die obere Summe geteilt wird.
Die untere Schätzung verwendet Geschwindigkeiten an den linken Endpunkten jedes Zeitintervalls. Multipliziert man jede dieser Geschwindigkeiten mit dem halben Sekundenzeit-Schritt und summiert man die einzelnen Ergebnisse, erhält man 10,55 Meter.
Andererseits verwendet die obere Schätzung die Geschwindigkeiten des rechten Endpunkts. Multipliziert man jede dieser Punkte mit dem Zeitschritt und addiert sie, erhält man 13,65 Meter. Der tatsächliche Abstand liegt zwischen diesen beiden Schätzungen. Eine Erhöhung der Anzahl der Messungen führt zu einem genaueren Ergebnis.
Bei unendlichen Messungen entspricht die Entfernung der Fläche unter der Kurve, dargestellt durch das Integral der Geschwindigkeit über die Zeit.
Ändert sich die Geschwindigkeit eines Objekts über die Zeit, lässt sich die insgesamt zurückgelegte Strecke durch Summierung kleiner Wegintervalle übe…
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