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Kreisfläche über einer Tangente

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Tags: Funktion, Geometrie, Kreis, Tangent

 
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Clipfishcarsten

Clipfishcarsten aktiv_icon

12:42 Uhr, 16.10.2012

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Hallo Leute,

Gerade im Kontext zum Sprung von Felix Baumgartner am Sonntag ist mir folgendes Problem in den Kopf gekommen. Da ich aber mittlerweile nicht mehr der King in Geometrie und Tangentengleichungen usw. bin, hier die Frage an euch:

Nehme man die Erdkugel in guter Näherung als ideale Kugel an (vorerst auch als Kreis). Felix befand sich zum Zeitpunkt des Absprungs ca. 39.000m über der Kreis/Kugeloberfläche. Meine Frage wäre nun:

Welchen Kreisbogen/welche Kugelfläche konnte er von dort aus maximal sehen? Mein Ansatz wäre nun zuerst gewesen, vom Punkt K(Kapsel) eine Tangente an den Erdkreis zu legen, und den Winkel zw. dem Berührpunkt T,M und K zu berechnen. Mit 2*2pi*r*(alpha/360°) hätte man dann ja zumindest die länge des Kreisbogens, die der Beobachter noch gerade so sehen kann.

Bei mir haperts allerdings am Aufstellen der Tangentengleichung und somit dem finden des Punktes T für das rechtwinklige Dreieck.

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Funktion (Mathematischer Grundbegriff)
Kreiszahl (Mathematischer Grundbegriff)
Kreis (Mathematischer Grundbegriff)
Elementare Kreisteile (Mathematischer Grundbegriff)
Tangente (Mathematischer Grundbegriff)
Sekante (Mathematischer Grundbegriff)
Differenzierbarkeit (Mathematischer Grundbegriff)

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
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Edddi

Edddi aktiv_icon

12:59 Uhr, 16.10.2012

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... das rechtw. Dreieck, dass mit der tangente gebildet wird hat ja die Hypothenuse

(h+rE) und eine Kathete rE. Für die Länge des Tangentenabschnittsergibt sich dann über Pythagoras:

l=(h+rE)2-rE2=h2+2hrE

Der etwas kleinere Radius r (Kalottenradius), den er aus dieser Höhe sehen kann, ergibt sich aus der Ähnlichkeit des rechtw. Teildreiecks:

rrE=lh+rE

r=lrEh+rE

r=rEh2+2hrEh+rE

bzw. die Höhe der Kalotte über:

re-hKrE=rEh+rE

hK=re-rE2h+rE

hK=re(1-rEh+rE)

Und somit die sichtbare Fläche (Kalottenfläche):

A=2πrEhK=2πre2(1-rEh+rE)

Der Anteil der sichtb. Erdoberfläche somit:

p=A4πrE2

p=2πre2(1-rEh+rE)4πrE2

p=12(1-rEh+rE)

;-)


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anonymous

anonymous

13:18 Uhr, 16.10.2012

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Ich vermute, am meisten ist dir mit einer ordentlichen Skizze geholfen:


pras
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