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Problem bei Formel für die Tageslänge

Schüler Gymnasium, 11. Klassenstufe

Tags: ArcCos, Bogenmas, Grad, Tangens

 
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matheschlappe

matheschlappe aktiv_icon

01:02 Uhr, 21.04.2010

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Hey, ich hab große Probleme bei meiner GFS aufgabe bezüglich einer Formel zum berechnen der Tageslänge..
Hier die Formel: T=Tageslänge B=geografische Breite des Standortes und n=nummer des Tages im Jahresablauf
T=2*(1/15°)*arccos(-tan B)/(tan(arccos(cos 66,5°*cos((n-172)*(360°/365)))))
und noch die komplette aufgabe als bild. bisher hab ich bei der a) und b) probleme weil mir mein taschenrechner kein ergebnis liefert wenn ich die formel mit eingefügten variablen eingebe.. Könnt ihr mir sagen wie ich überhaupt mal ein ergebnis bekomme?
Danke.

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anonymous

anonymous

13:04 Uhr, 21.04.2010

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Hallo
Ich vermute, mit 21.Juni (der 172 Tag des Jahres) ist n=172 gemeint.
Also:
(n-172)=0
cos((n-172)*(360°/365)) =cos(0)=1
arccos(cos 66,5°*cos((n-172)*(360°/365))) = arccos(cos 66,5°*1) =66.5 °
tan(arccos...) = tan(66.5°) =2.2998
Nehmen wir mal beispielhaft Stuttgart, also Phi=48.5°
tan(Φ)= tan(48.5°) =1.1303
Bruch =-tan(Φ)/tan... =-0.4915
arccos(Bruch) = arccos(-0.4915) = 119.4°
T= 2*(1/15°)*arccos... = 2*(1/15°)*119.4° =15.925
Vermutlich sind Stunden gemeint, also Tageslänge =15.925h
Das könnte für den längsten Tag des Jahres so etwa stimmen.

Kann es sein, dass du die Klammern falsch gesetzt hast?
Es ist nicht
arccos(-tan B)
sondern
arccos(Bruch)

matheschlappe

matheschlappe aktiv_icon

13:43 Uhr, 21.04.2010

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Perfekt, danke!
Ich hatte aus versehen arccos*(Bruch) eingegeben. Ohne das krieg ich dasselbe für stuttgart raus wie du.
Weißt du vielleicht wofür die gradangaben 15°; 66,5° und 360°/365 stehen?
Ich hab mal gehört, dass bei Sonnenuhren für eine Stunde 15° verwendet werden, keine ahnung ob das damit zu tun hat.. Die 360°/365 also ein voller kreis durch die tagesanzahl im jahr leuchtet mir genausowenig ein wie die 66,5°..
Weiß vllt jemand wie ich diese Formel in Excel eingeben kann um die c) zu lösen?
Hab noch nie mit winkelfunktionen in excel rumexperimentiert.
Antwort
anonymous

anonymous

13:56 Uhr, 21.04.2010

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Für die Gradangaben kann ich nur mutmaßen:
15° ist plausiblerweise der Winkel, um den sich die Sonne in einer Stunde weiterbewegt (ok, ich weiß, ... in der sich die Erde in 1h dreht).

360°/365 ist die Periode, genauer gesagt der Anteil eines Tages am Jahr in Phasenwinkel umgerechnet.

Die 66.5° könnten mit der Schiefe der Ekliptik zusammenhängen, die beträgt: 23,4385°
also 66.5+23.5= 90°
http//de.wikipedia.org/wiki/Schiefe_der_Ekliptik

matheschlappe

matheschlappe aktiv_icon

14:14 Uhr, 21.04.2010

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Okay, also einmal 24*15°=360° um die sich die erde an einem Tag dreht.
Und die 360°/365=0,985 , der Anteil den ein Tag in einem Jahr von der Umlaufbahn der Erde um die Sonne in Anspruch nimmt.
Das mit der Ekliptik werd ich einfach mal so übernehmen, sonst wüsste ich da auch nichts. Danke.
Kann mir jemand nun noch sagen wie ich die Formel in Excel zum funktionieren bringe?
Oder hat mir jemand eine Art Formeleditor wo ich die geografische Breite und n beliebig ersetzen und durchwechseln kann?
Bei der f) verlangt der Lehrer schon alle werte für n=81-263 nicht nur für 81 und 263 oder?!
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