Physikolympiade/Brauche Hilfe...

[Thomas$]

oberallgeier gut es gibt also doch noch paar sachen daran um sein wissen zu beweisen zu können.
Us scheint doch noch zu gehen wenn man tierverscheucher mit 130db bei pollin kaufen kann (find ich fies das tut echt weh)

[wkrug]

Ich hab mal ein wenig rumgerechnet.
Bei 50m Abstand hätte ein Funksignal eine Laufzeit von 0,167µs.
( Angenommene Lichtgeschwindigkeit 300000km/s )
Da das Signal auch wieder zurück geschickt werden müsste, kommt man auf eine reine Laufzeit von 0,333µs
Das 0,167µs entsprächen einer Taktfrequenz für einen eventuellen Zähler von 6MHz.
Um auf einigermassen genaue Messwerte zu kommen müsste ein Laufzeit- Zähler mit ca. der 25...100 fachen dieser Frequenz getaktet werden.
Also zwischen 150 und 600MHz.

Man kann natürlich die Taktfrequenz etwas runter drücken, wenn man das Funksignal mehrfach zwischen Spieler und Ball Hin- und Herschickt. Das wurde weiter oben in diesem Threat ja schon gesagt.

Man müsste also beim Spieler einen kurzen HF-Burst absenden und gleichzeitig den Laufzeitzähler starten.
Der Empfänger im Ball empfängt diesen und sendet Ihn wieder an den Empfänger beim Spieler zurück.
Dort wird beim Eintreffen des Bursts der Laufzeitzähler gestoppt, das Ergebnis ausgelesen und die Verarbeitungszeit im Ball abgezogen.
Ist das Ergebnis >0,333µs wird der Alarm ausgegeben, denn der Ball befindet sich dann >50m vom Spieler entfernt.

Das Ganze geht schon sehr weit in den HF Bereich rein.
Der Empfänger beim Spieler muß sehr gut von der Taktquelle des Laufzeitzählers abgeschirmt werden, sonst wird er nichts empfangen können.

Die Frage ist immer noch, müsst ihr das Teil wirklich bauen, oder geht es nur um ein Gedankenexperiment.

[yaro]

Man könnte das auch ganz anders lösen.
Eine genau definierte Zeit nach dem Abstoß misst man die genaue Position des Balles (die Zeit sollte so gewählt sein, dass der Ball nicht zu weit entfernt ist, also ca. 1-3m). Die Position kann man z.B. mit zwei Kameras, oder einer Kamera und Radar, Infrarot oder sonstiger Abstandsmessung arbeitet herausfinden.
Aus der Zeit bis zu dieser Messung und der Genauen Position des Balles errechnet man dann die Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit.
Man kennt alle Faktoren die den Ball beeinflussen (z.B. Luftwiderstand) und kann damit dann den genauen Auftreffpunkt des Balles ermitteln oder eben nach einer bestiommten Distanz piepsen.

Die Idee ist sicherlich verbesserungswürdig, ist aber meiner Meinung nach ein interessanter Ansatz.
Die Frage ist, wie genau gemessen werden kann.

Gruß, Yaro

[Searcher]

Hi,

noch'n paar Überlegungen

wie lang braucht der Ball für die 50m? etwa 2 Sekunden?
In den 2 Sekunden hat der Schütze Zeit sich vom Freisroßpunkt wegzubewegen. Tut er das mit durchschnittlich 5km/h (Fußgängertempo)durch zB seinen eigenen Schwung vom Anlauf sind das schon mehr als 2m.

Wird also die Entfernung zwischen Körperapparatur und Ball (Ballaufschlagpunkt) gemessen, gibt es da weitere Ungenauigkeiten.


Außerdem scheint mir die Aufgabe immer noch nicht vollständig zu sein.
Gibt es da zwei Teile?
1. Den reinen 50m Alarm ohne Hindernis (außer der Luft)
2. Zusätzlich

Nehmen Sie weiter an, dass David Backham .....

Für was stehen die Punkte?

Gruß
Searcher

[oberallgeier]

Hi AnikaBrandes,

langsam kommen die Lösungsvorschläge zur Sache. Ich empfehle meinen Leuten in ähnlichen Fällen: mit dem System vertraut machen. Hier mal ne kurze, unvollständige Skizze dazu.

Rechne die minimale Abfluggeschwindigkeit auf Basis einer Wurfparabel mit Luftwiderstand für d=50,00 m. (Später natürlich under Berücksichtigung bzw. Prüfen des Strömungsumschlages turbulent-laminar - siehe japanische Aufschlagtechnik Volleyball). Ich rate mal für meine weiteren Überlegungen ne (zu?) niedrige Geschwindigkeit: 100 kmh = 30 m/s. Der Schall läuft etwa 300 m/s. US-Lösungen in einer Richtung melden also den Vorbeiflug schon mal 10% = 5 m (0,02 sec) zu spät - US-Lösungen mit Reflexion oder Transponder informieren Dich mit 10 m Fehler. Damit dürfte diese Technologie vorwiegend für die Tonne sein.

Harte Forderung ist

... Entwickeln Sie eine Apparatur die am Körper des Freistoßschützen und an dem Ball befestigt werden kann ...

Hängt vielleicht mit der oft praxisfremden und phantasielosen Sichtweise von Lehrern zusammen.

Eine hübsche Möglichkeit baut ähnlich wie die Dartmaschine der Darmstädter Studenten, bei der der Pfeil IMMER ins Zentrum der Scheibe trifft. Die Dartscheibe hängt an einem Kreuzschlitten. Die Bahn des abgeworfenen Pfeils wird im ersten Bahndrittel vermessen, im zweiten Bahndrittel wird der Aufschlagpunkt errechnet und bis zum Einschlag hat das Möbel im dritten Drittel genug Zeit, um die Scheibe am Kreuzschlitten für einen perfekten Einschlag zu positionieren. Fazit: überlege mal, wie aus den ersten Metern der Flugbahn (ok, das geht schon wieder vorwiegend ohne Effet bzw. Magnuseffekt) der Einschlagpunkt errechnet werden kann.

Kleiner Tip. Unter der oben genannten harten Forderung hätte ich auf die Schnelle eine denkbare Möglichkeit. Der Ball gibt unmittelbar nach Erkennen des Abschussimpulses (Beschleunigungssensor) auf den ersten fünf Metern zwei US-Impulse in exaktem Zeitabstand zum Abflug ab. Daraus errechnet die Empfängereinheit am Körper des Fußballers die Abfluggeschwindigkeit. (Mögliche Kontrollfunktion: die US-Impulse haben exakte Dauer - die wird ebenfalls ausgewertet). Jetzt brauchst Du noch den Steigwinkel. Den könntest Du mithilfe einer Reflexlichtschranke messen, die in Gaslaternenmanier neben dem Schützen eingesteckt wird: sobald der Ball durch deren horizontale Prüfebene fliegt, hast Du neben dem Abflugpunkt (zeitlich und örtlich) die Flugzeit bis zum Durchstoßpunkt durch diese Ebene. Es liegt somit vor: Abflugzeitpunkt, Zeitpunkt Durchstoß durch die Prüfebene (daraus dann senkrechte Steigzeit), Abfluggeschwindigkeit. Daraus kannst Du den Steigwinkel der Wurfparabel und die Flugweite bis zum Aufschlag errechnen. Der Rest ist also nur noch - Rechnerei. Alternativ könnte der Beschleunigungssensor im Ball die Anfangsbeschleunigung messen usw. ... dann hast Du das Problem der Datenübermittlung aus dem Ball heraus. Für die Rechnerei reicht die Sekunde bis zum 50 m-Punkt. Und bei dem wird nun fallweise gepiepst. Gegen eine geringe Gebühr von etwa 10 000 ₤ schaltest Du die Frühwarnung frei - die piepst dann, fallweise, 0,1 sek, etwa 3 m, nach dem Passieren der Lichtschranke *ggg*.

Anmerkung1: Für die hier vorgestellte Lösung beanspruche ich das Copyright. Du, oder wer sonst immer, darfst die Lösung kostenfrei verwenden, wenn ich als "Mitautor" erwähnt werde (dann PN an mich).
Anmerkung2: die hier vorgestellten Werte haben meist eine signifikante Stelle. Solche Abschätzungen führe ich üblicherweise mit ein, max. zwei signifikanten Stellen durch. Rechnen kann ich genauer.

[Ceos]

ich möchte hier mal mein halbwissen teilen und zur diskussion stellen, gab es da nicht schon ein umstrittenes system zur elektronischen tortreffer-erkennung ? so mit ner art RFID sender im Ball und ner schleife auf der torlienie.

passiert der ball jetzt die linie in beliebiger höhe, schlägt ein gewöhnlicher funkempfänger ,den der schiedsrichter bei sich trägt, alarm!

wurde aber abgelehnt wegen manipulierbarkeit ...

statt dem ring am boden leg ich einfach den sensor da hin, wenn der ball drüber geht, schlägt das teil dann alarm und sendet das per funk zum schützen

[yaro]

Das Schwierige ist, dass die Apparatur am spieler befestigt werden soll..... (naja, und ggf. im Ball).
Das heißt, dass sonstige Peripherie ausscheidet.

Unklar ist außerdem folgendes: soll gepiepst werden, sobald der Ball drüber ist, oder soll gepiepst werden, wenn der Ball nicht getroffen hat.
Denn wenn das so wäre, dass man piepsen sollte, wenn der Ball woanders, also nicht im Ring landet, dann braucht man ja nur eine Messung, nämlich die, wenn der Ball aufkommt. Das kann man dann z.B. mit GPS machen, oder mit Laufzeitunterschied zwischen Funk und Schall (falls der Schall aus dem Lederball gut genug austreten kann)

Gruß, Yaro

[steg14]

Es dürfen wohl beliebig viele Apparaturen verwendet werden.
Entwickelt werden darf aber nur eine einzige Apparatur - nicht zwei
Zitat: "eine Apparatur die am Körper des Freistoßschützen und an dem Ball befestigt werden kann".

Ich sehe das so, dass wir schon einige gute Lösungen haben. Jetzt fehlt nur noch die passende, korrekt formulierte Aufgabenstellung dazu

[Ceos]

Das Schwierige ist, dass die Apparatur am spieler befestigt werden soll..... (naja, und ggf. im Ball).
Das heißt, dass sonstige Peripherie ausscheidet.

wo steht denn der schwachsinn .... es geht darum, dass ein piepsender apperat am spieler getragen werden soll !!! nix davon ob ich nicht weitere hilfsmittel verwende ...

ich ersetze nur EIN hilfsmittel (den tauchring) durch ein ANDERES hilfsmittel (den Empfänger), welches dann ein signal zum schützen sendet und dort das piepen auslöst! wie gesagt derartige systeme gibt es schon, sind erprobt aber wurden wegen mainpulierbarkeit für öffentliche spiele verboten ...

mal abgesehen davon, die frist für das thema iss doch eh fast rum

die komplette aufgabenstellung findet man doch einige beiträge weiter vorne unter einem dieser links!

[KardinalWest]

Nur so als Anregung:
Die Grundlegende Funktion (Abstandsmessung zwischen Sender und Empfänger) erfüllt jedes Handelsübliche LVS-Gerät. (Für alle nicht-Bergsteiger: LawinenVerschüttetenSuch-Gerät).

Funktioniert über Funk => also kein Sichtkontakt nötig, Reichweite bis ca 100 m.

Man müsste nur noch die Signale vom Empfänger im Zielgebiet zwecks Auswertung an den Schützen senden...

Gruß - Tom