Mathematik verstehen 7, Schulbuch

156 Kompetenzcheck aUFgaBeN voM tyP 2 7. 85 radioaktiver zerfall Ein radioaktiver Zerfallsprozess verläuft nach dem Gesetz N(t) = 1 000 · ​e​ – 0,0227261 · t​ (t in Minuten). a) ƒ Stelle eine Formel für die Zerfallsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt t auf! ƒƒBerechne die Zerfallsgeschwindigkeit (in Atome/min) nach 10 Sekunden! b) ƒ Gib an, ob die Zerfallsgeschwindigkeit mit zunehmender Zeit betragsmäßig zunimmt, abnimmt oder gleich bleibt! ƒƒZeichne die Graphen der Funktionen N und N’ mit Technologieeinsatz! 7. 86 Harmonische schwingung Die Elongation einer harmonischen Schwingung zum Zeitpunkt t ist gegeben durch s(t) = 3 · sin(2t) (s(t) in Meter, t in Sekunden). a) ƒ Gib die Amplitude der Schwingung an! ƒƒGib die Anzahl der vollen Schwingungen im Zeitintervall [0; 2 π] an! b) ƒ Gib die Schwingungsdauer der Schwingung an! ƒƒGib die Frequenz der Schwingung an! c) ƒ Stelle eine Formel für die Geschwindigkeit des schwingenden Körpers zum Zeitpunkt t auf und gib an, wie groß diese Geschwindigkeit zu den Zeitpunkten t = 0 und t = ​ π _ 2​ist! ƒƒStelle eine Formel für die Beschleunigung des schwingenden Körpers zum Zeitpunkt t auf und gib an, wie groß diese Beschleunigung zu den Zeitpunkten t = 0 und t = ​ π _ 2​ist! 7. 87 gedämpfte schwingung viele Systeme (zB Federungseinrichtungen in Kraftfahrzeugen) führen bei einer einmaligen Anregung eine „gedämpfte Schwingung“ aus. Für die Elongation s(t) zum Zeitpunkt t gilt dabei näherungsweise: s(t) = c · ​e​ – δ t​· sin(ω t) (mit t * ​ R​ 0​ +​). Die Zahlen c, ω und δ sind positive Konstanten, die vom jeweiligen System abhängen (δ heißt Dämpfungskonstante). a) ƒ Erläutere, wodurch sich eine gedämpfte Schwingung von einer harmonischen Schwingung unterscheidet! ƒƒErmittle die Nullstellen der Funktion s! b) ƒ Untersuche durch Rechnung, ob jede lokale Extremstelle von s genau in der Mitte zwischen ihren beiden benachbarten Nullstellen von s liegt! ƒƒUntersuche durch Rechnung, ob die Wendestellen von s mit den Nullstellen von s identisch sind! c) ƒ Die Funktionen f und g mit f(t) = c · ​e​ – δ t​und g(t) = – c · ​e​ – δ t​bezeichnet man als „Einhüllende“ der Funktion s. Zeige, dass für alle t * ​ ℝ​ 0​ +​gilt: g(t) ª s(t) ª f(t). ƒƒBerechne die Schnittpunkte von s mit diesen „Einhüllenden“! Fa-r 1 . 5 Fa-r 5 . 4 aN-r 1 . 3 aN-r 2 .1 Fa-r 6 .1 Fa-r 6 . 2 Fa-r 6 . 3 Fa-r 6 . 6 aN-r 2 .1 Fa-r 1 . 4 Fa-r 1 . 6 Fa-r 6 . 6 aN-r 2 .1 aN-r 3 . 3 0 s c g t f – c s (t) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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