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- - By Frank Brenner Date 2016-09-21 02:46
Bevor demnächst zwei anspruchsvollere  Herbsträtsel erscheinen die völlig anders sind als die letzten Rätsel,    kommt hier noch eins welches von der Thematik mit Geschwindigkeit und Zeit zum letzten Rätsel passt:

Ein Junge ist am Flughafen und sieht ein Laufband.
Er läuft mit gleicher (eigener) Geschwindigkeit auf dem Band in Laufrichtung und zählt 130 eigene Schritte bis er am Ende ankommt.
Anschließend marschiert er auf dem Band stramm entgegen der Laufrichtung wieder zurück, ebenfalls mit gleicher (eigener) Geschwindigkeit und zählt hierbei 390 Schritte.
Als nächstes läuft er neben dem Laufband her und zählt erneut die Schritte

Wieviel Schritte ist das Laufband lang ?

Zur Illustration:

https://www.youtube.com/watch?v=9kpmPNeRoAs
Parent - - By Peter Martan Date 2016-09-21 08:22 Edited 2016-09-21 08:30
Das kannte ich schon mit einer Rolltreppe.
Dabei ist der Unterschied zu der aber, dass dort Stufen gefragt waren, und das ist nicht egal.
Stufen haben eine konstante Länge (Höhe), aber du kannst nicht davon ausgehen, dass Schritte entgegen einer Laufbandrichtung gleich lang sind, wie in der Richtung der Beförderung, ebenso nicht beim Nebenhergehen, auch und gerade nicht, wenn die (eigene) Geschwindigkeit die Konstante ist, weil dazu mehr oder weniger Kraftanstrengung notwendig ist, um den erhöhten oder verminderten Widerstand auszugleichen. Um die Eigengeschwindigkeit beim Gehen konstant zu halten, müssen zwar nicht unbedingt, können aber natürlich, und werden wahrscheinlich auch die Schritte verschieden lang sein, das ist biomechanisch ähnlich wie bei einem Drehzahl- und oder Drehmoment- konstanten Motor, du kannst entweder das eine oder das andere konstant halten oder beides, das musst du dann aber jeweils extra einstellen, wenn's denn möglich ist, sonst kann erhöhter Widerstand bei fixiertem Drehmoment die Drehzahl verändern und umgekehrt.

Du müsstest also zumindest noch dazu sagen, dass die Schrittlänge ebenso wie die (eigene) Geschwindigkeit konstant bleibt.
Mag sein sophisticated, und vielleicht wirst du ja gemeint haben, das sei auch so klar, weil's sonst nicht lösbar wäre, aber so ist das nun mal bei Rätseln, man muss es da schon ein bisschen genau nehmen, gell?
Parent - - By Frank Brenner Date 2016-09-21 11:34
Hallo Peter,

ja, das ist richtig. Sowohl die Eigengeschwindigkeit sowie die Schrittlänge des Jungen ist stets konstant. So ist es auch beim Rolltreppenrätsel.

Und nochwas:

Bei der Lösung bitte nicht nur die Lösungszahl mit einer Rechnung angeben, sondern die Rechnung auch begründen. Im Internet schwirren copy/gepastete Lösungen herum bei denen sich Fehler in  die  sprachliche Begründung eingeschlichen haben.

Grüße

Frank
Parent - By Klaus Meier Date 2016-09-24 13:21
195

ausführliche Begründung und Rechenweg habe ich dir unten im Thread schon
geschrieben
Grüße
K.M.
Parent - - By Benno Hartwig Date 2016-09-24 07:49
Ich denke mit das so:
Vp : Geschwindigkeit der Person
Vr : Geschwindiglkeit des Rollbandes
s : Länge des Rollbandes
Und die Anzahl der Schritte ist die Zeitmessung für einen Weg.

Dann gilt doch:
s = (Vp + Vr) *130
s  = (Vp - Vr) * 390
und damit s = 130 * Vp
Die Person braucht also für die Strecke s genau 130 Schritte.

Benno
Parent - By Peter Martan Date 2016-09-24 08:25
Benno Hartwig schrieb:

Vp : Geschwindigkeit der Person
Vr : Geschwindiglkeit des Rollbandes
s : Länge des Rollbandes
Und die Anzahl der Schritte ist die Zeitmessung für einen Weg.

Dann gilt doch:
s = (Vp + Vr) *130
s  = (Vp - Vr) * 390
und damit s = 130 * Vp
Die Person braucht also für die Strecke s genau 130 Schritte.

Wenn dein s gleich (Vp+Vr)*130 ist, kann s nicht auch gleich 130*Vp sein, es sei denn, Vr wäre null, dann würde er aber auch nur 130 Schritte auf dem Laufband gegen die Förderrichtung brauchen.
Da stimmt was nicht mit deinen Variablen, Benno.
Parent - - By Frank Brenner Date 2016-09-24 10:16
Hallo Benno,

130 Schritte ist leider nicht richtig. Es müssten schon mehr als 130 sein, denn 130 benötigt der Junge wenn er mit dem Band mitläuft.

Wenn möglich, bitte auch eine ausführlichere Rechnung.

Grüße
Frank
Parent - By Benno Hartwig Date 2016-09-24 13:35 Edited 2016-09-24 14:15
Thanx, du und Peter haben natürlich recht. Hätte ich auch sehen müssen.
Und Klaus kam auch auf die korrekten 195 (Thanx).
Und hätte ich da nicht diesen simplen Rechenfehler gemacht, dann hätte ich vermelden können (und sollen), dass meine Gleichungen auch diese 195 liefern, und eben überhaupt nicht 130.
(Hätte der Hund nicht geschissen...)
Benno
Parent - - By Klaus Meier Date 2016-09-24 12:43
Sieht ganz einfach aus...

Ich gehe mal davon aus das es nicht relativistisch angesetzt werden soll.
So das sich die Bewegungsgeschwindigkeit die simple Summe zweier Geschwindigkeiten ist.
Dann wird wie folgt angesetzt :
X[m/s]= Geschwindigkeit des Laufbandes in Meter pro Sekunde
Y[m/s]= Geschwindigkeit des Jungen auf seiner Unterlage in Meter pro Sekunde
Z[m]= Schrittlänge in Meter
L[m]= Weglänge der Laufbandstrecke in Meter
es wird angenommen das der Junge jeden seiner Schritte in der selben Zeiteinheit macht.
Also z.B. einen Schritt pro Sekunde.

Folgende Überlegung  :
Die Weglänge dividiert durch die Bewegungsgeschwindigkeit ist gleich der benötigten Zeit in diesem Falle die Anzahl der Sekunden die der Junge zu laufen hat. Läuft er in Bewegungsrichtung des Bandes auf dem Band dann gilt

I.)   L[m]/((x+y)[m/s]) =130[s]   ;

Läuft er gegen die Bewegungsrichtung des Bandes auf dem Band dann gilt

II.)  L[m]/((y-x)[m/s]) = 390[s]

Aus diesen beiden Bestimmungsgleichungen lässt sich zeigen

III).  Y=2X

Die Geschwindigkeit mit der sich der Junge auf seiner Unterlage bewegt
ist doppelt so groß wie die Bewegungsgeschwindigkeit des Laufbandes.
Die Länge des Laufbandes in Meter spielt dabei keine Rolle denn das ist aus den Gleichungen eliminiert.
Angenommen der Junge macht pro Sekunde einen Schritt und dieser Schritt ist 1 Meter lang dann ist

IV.) y[m/s] = 1[m/s]
      y=1

V.)   X[m/s]=1/2 [m/s]
       X=1/2

aus I.) folgt nun
L/(x+y) = 130
L/1,5 =130
L= 130 *1,5
L= 195
======

Und die Probe :
aus II.) folgt
L/(y-x)= 390
L/0,5 = 390
L= 390 *0,5
L= 195
=====

Also ist die gesuchte Lösung gleich 195
===========================

Frank Brenner schrieb:

Bevor demnächst zwei anspruchsvollere  Herbsträtsel erscheinen die völlig anders sind als die letzten Rätsel,    kommt hier noch eins welches von der Thematik mit Geschwindigkeit und Zeit zum letzten Rätsel passt:

Ein Junge ist am Flughafen und sieht ein Laufband.
Er läuft mit gleicher (eigener) Geschwindigkeit auf dem Band in Laufrichtung und zählt 130 eigene Schritte bis er am Ende ankommt.
Anschließend marschiert er auf dem Band stramm entgegen der Laufrichtung wieder zurück, ebenfalls mit gleicher (eigener) Geschwindigkeit und zählt hierbei 390 Schritte.
Als nächstes läuft er neben dem Laufband her und zählt erneut die Schritte

Wieviel Schritte ist das Laufband lang ?

Zur Illustration:

<a class='urs' href='https://www.youtube.com/watch?v=9kpmPNeRoAs'>https://www.youtube.com/watch?v=9kpmPNeRoAs</a>
Parent - By Frank Brenner Date 2016-09-24 21:54
Ja, die Lösung ist perfekt. Herzlichen Glückwunsch!

Die kürzeste Lösung(en) die mir zu diesem Problem bekannt ist, sind folgende:

Sei die konstante Schrittlänge des Jungen 1
Wegen der konstanten Geschwindigkeit des Laufbandes fährt das Band in der Zeit während  der Schritt stattfindet auch ein Stückchen, sagen wir  x .

Wenn der Junge also mit dem Band läuft  so beträgt die Schrittlänge relativ zum festen Boden 1+x , weil das Band während des Schrittes den Jungen um x nach vorne schiebt.
Wenn der Junge entgegen das Band läuft so beträgt die Schrittlänge relativ festen zum Boden 1-x , weil das Band während des Schrittes den Jungen um x  zurück schiebt.

Die Bandlänge (gemessen in Anzahl Schritten)  relativ zum festen Boden ist dann  130(x+1)    bzw 390(1-x)
Wenn man diese beiden Terme gleichsetzt so erhält man  x = 1/2 und die Bandlänge 130*(1+1/2) =  195  Schritte

Alternativ kann man auch argumentieren:
Der Junge macht 130 Schritte und das Band schiebt ihn 130x vorwärts, die Bandlänge  beträgt also 130+130x   Schritte
Der Junge macht 390 Schritte und das Band schiebt ihn 395x rückwärts, die Bandlänge beträgt also 390 - 395x  Schritte

Gleichsetzen ergibt:  x = 1/2   und Bandlänge = 195.
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