Grafische Aufgaben

Beim Lösen solcher grafischer Aufgaben werden physikalische Zusammenhänge in Diagrammen dargestellt und diese Diagramme unter physikalischen Gesichtspunkten ausgewertet.
Dabei sollte man in folgenden Lösungsschritten vorgehen:

• Stelle physikalische Zusammenhänge zwischen Größen in einem Diagramm dar!
• Lies aus dem Diagramm wichtige Wertepaare ab!
• Interpretieren diese Werte bzw. den Kurvenverlauf!

Beispiel
Ein Radfahrer fährt mit einer Geschwindigkeit von 18 km/h eine Straße entlang, ein PKW in der gleichen Richtung mit 36 km/h. Zu einem bestimmten Zeitpunkt t befindet sich der PKW 100 m hinter dem Radfahrer.
a) Nach welcher Zeit hat der PKW den Radfahrer eingeholt?
b) Welche Wege haben in dieser Zeit PKW und Radfahrer zurückgelegt?

Analyse:
PKW und Radfahrer werden vereinfacht als Massepunkte betrachtet, die eine gleichförmige Bewegung ausführen. Als Beginn der Betrachtungen wird der Zeitpunkt t = 0 s gewählt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Radfahrer 100 m vor dem PKW. Diese Strecke wird als bereits zurückgelegter Weg angenommen, während dem PKW für diesen Zeitpunkt der Weg null zugeordnet wird.

Lösung:
Für die grafische Lösung werden die Bewegungen von Radfahrer und PKW in einem s-t-Diagramm dargestellt. Für beide gilt das Weg-Zeit-Gesetz in der Form $s=v\cdot t$.
Bild 1 zeigt die entsprechende grafische Darstellung.

Der Schnittpunkt beider Geraden ist der Punkt, an dem der PKW den Radfahrer eingeholt hat. Aus dem Diagramm kann man ablesen: Bis zum Einholen des Radfahrers vergeht eine Zeit von 20 s. Während dieser Zeit legt der Radfahrer einen Weg von 100 m und der PKW einen Weg von 200 m zurück.

Ergebnis:
Geht man von dem Zeitpunkt aus, an dem sich der PKW 100 m hinter dem Radfahrer befindet, so braucht der PKW bis zum Einholen des Radfahrers 20 s und legt dabei einen Weg von 200 m zurück. In der gleichen Zeit fährt der Radfahrer 100 m.