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llc: Physikalische Zugfahrt - Level 1 (PhysiCache) Mystery Cache

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Havarius:
Da hier keine Wartung durch den Owner durchgeführt wurde, archiviere ich das Listing.

Wolfgang / Havarius
Volunteer Reviewer for Geocaching.com

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Hidden : 5/26/2010
Difficulty:
3.5 out of 5
Terrain:
2 out of 5

Size: Size:   small (small)

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Geocache Description:

Nette Rechenaufgabe für alle Zugfahrer und Nicht-Zugfahrer
Nice calulation puzzle for all train travellers and non train travellers

Final ist bis auf die letzten Meter Rollstuhlfahrer/Kinderwagentauglich
Apart from the last few meters, the final can be reached by wheelchair and strollers.

Deutsch:

Wer schon mal in einem schnell fahrenden Zug gesessen hat, der durch einen Tunnel fährt, wird vielleicht einen in bestimmten Zeitintervallen auftretenden Druck auf den Ohren bemerkt haben (klappt nicht im ICE, da dieser aus Komfortgründen druckdicht gebaut ist).

Den wenigsten ist jedoch klar, was hinter diesem Effekt steht, und dass man damit sinnvolle Dinge berechnen kann:

Bei der Einfahrt in den Tunnel erzeugt die Zugspitze einen Druckpuls. Dieser wandert mit Schallgeschindigkeit bis zum entfernten Tunnelportal. Da ein Tunnelportal ein offenes Ende darstellt, wird der Druckpuls reflektiert und wandert zurück zum Eingangstunnelportal, wo er erneut reflektiert wird usw. (in der Realität kommen natürlich auch Relexionen am Zug selbst dazu).

Wenn man nun bei der Einfahrt in den Tunnel auf die Uhr schaut, und sich die Zeiten notiert, zu denen man jeweils einen Druckpuls bemerkt, so kann man (unter der Annahme konstanter Geschwindikeit des Zugs) die Geschwindigkeit des Zuges und die Länge des Tunnels berechnen.

Hartmut sitzt heute ausnahmsweise mal im IC und nicht wie üblich im ICE. In dem Moment, in dem er in den Tunnel einfährt, drückt er auf die Stoppuhr. Zu den Zeitpunkten t1=25,33920338 s und t2=35,03423789 s bemerkt er den oben beschriebenen Druckpuls.

Der Ort, an dem sich das Final befindet, ergibt sich aus der Länge des Tunnels und der Geschwindigkeit des Zuges (hierbei die erste Stelle streichen). Benutze dabei die üblicherweise verwendeten metrischen Einheiten.

Um sich die Berechnung zu erleichtern sitzt Hartmut ganz vorn im Zug (die Entfernung zwischen ihm und der Zugspitze kann also vernachlässigt werden); als Schallgeschwindigkeit wird vs=330 m/s verwendet.

Wer ein bisschen mehr rechnen will, wird unter GC22M73. fündig. Hier sitzt Hartmut weiter hinten im Zug.

Dein Ergebnis kannst Du hier überprüfen.

English:

Everybody, who already travelled in a fast moving train that is going through a tunnel, might have noticed pressure changes, occurring at a certain time pattern (however, it doesn't work in an ICE, because those are built pressure proof).

Only few people know about the background of this effect, and the fact that it can be used for calculating useful things:

When entering the tunnel, the front of the train creates a pressure pulse. This pressure pulse is moving towards the distant tympanum at the speed of sound. Since the tympanum is effectively an open end, the pressure pulse is reflected and moves backwards towards the entrance tympanum, where it is reflected once again and so forth (of course, in reality reflections on the train's surfaces are occurring as well). If one looks on a watch when entering the tunnel, and each time the pressure pulses can be felt, it is possible to calculate the speed of the train as well as the length of the tunnel (assuming a constant speed of the train).

Exceptionally, Hartmut is travelling in an IC today, instead of using an ICE as usual. The very moment the train enters the tunnel, he is starting his stopwatch. At t1=25,33920338 s and t2=35,03423789 s, he notices the above described pressure pulse.

The location, where the final can be found can be derived from the length of the tunnel and the speed of the train (skip the first digit). Use the usually used metric units.

To make things easier for him, Hartmut is sitting at the very front of the train (therefore, the distance between the front of the train and his position within the train can be neglected); as the speed of sound, vs=330 m/s has been used.

If you are interested in doing some more calculations, you can look up GC22M73. Here, Hartmut is sitting at a certain distance from the train front.

Here you can verify your solution.

Additional Hints (No hints available.)