Aufgabe 3 · Abitur NRW Physik LK · Wiegen im Weltraum 2025

Thema: Mechanische und elektromagnetische Schwingungen · Aus der Prüfung LK · Wiegen im Weltraum (2025)

Aufgabenstellung

3 Harmonische Schwingung am BMMD

In Material 4 ist das y(t)y(t)-Diagramm einer harmonischen Schwingung abgebildet, die eine Beispielmessung mit dem BMMD darstellt.

Eine solche harmonische Schwingung kann allgemein durch die Funktionsgleichung y(t)=ymax⋅sin⁡(ω⋅t)y(t) = y_{\text{max}} \cdot \sin(\omega \cdot t) beschrieben werden.

a)

Ermitteln Sie die Funktionsgleichung für die in Material 4 dargestellte Schwingung.

b)

Ermitteln Sie den Betrag der maximalen Geschwindigkeit des schwingenden Astronauten auf dem BMMD sowie die Zeitpunkte tt während der ersten Periode, an denen dieser Maximalbetrag der Geschwindigkeit auftritt.

Aufgabenstellung: Aufgabe 3 · Abitur NRW Physik LK · Wiegen im Weltraum 2025

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

3 a) Amplitude ymaxy_{\text{max}}

Lösung: 10 cm / 0,1 m

3 a) Periodendauer TT

Lösung: 1,5 s

3 a) Kreisfrequenz ω\omega

Lösung: 4,19 1/s / 4,19 rad/s

3 b) Betrag der maximalen Geschwindigkeit vmaxv_{\text{max}}

Lösung: 41,9 cm/s / 0,419 m/s

3 b) Erster Zeitpunkt t1t_1 maximaler Geschwindigkeit in der ersten Periode

Lösung: 0 s / 0,75 s

3 b) Zweiter Zeitpunkt t2t_2 maximaler Geschwindigkeit in der ersten Periode

Lösung: 0,75 s / 0 s

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