Station - Automatisierte Berechnungen

Wegberechnungen

In der Fahrschule lernt man die folgenden Faustformeln zur Berechnung des Anhaltewegs eines Autos.

Wegberechnungen

Aufgabe 1

(a) Schätze die Länge des Anhaltewegs bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h? Berechne anschließend die Länge des Anhaltewegs nach den gezeigten Faustformeln.

(b) Führe die Berechnungen mit Python - für mehrere Geschwindigkeiten - direkt im Ausführfenster durch, z.B. so:

>>> geschwindigkeit = 50
>>> reaktionsweg = (geschwindigkeit/10)*3
>>> bremsweg = (geschwindigkeit/10) * (geschwindigkeit/10)
>>> anhalteweg = reaktionsweg + bremsweg
>>> reaktionsweg
15.0
>>> bremsweg
25.0
>>> anhalteweg
40.0

Ein erstes Berechnungsprogramm

Wenn man mehrere Anhaltewege bestimmen möchte - z.B. für 50 km/h, 100 km/h, 150 km/h, 200 km/h usw. -, dann ist es unpraktisch, wenn man jedesmal die Berechnungsformeln im Ausführfenster neu eintippen muss. Das geht auch einfacher.

Aufgabe 2

(a) Öffne in Python mit [File][New Window] ein neues Fenster. Hier kannst du jetzt die auszuführenden Anweisungen als Programm eingeben. Speichere dieses Progamm in einer Datei ab. Benutze einen aussagekräftigen Dateinamen wie z.B. wegberechnungen1.py.

Programmfenster:

geschwindigkeit = 50
reaktionsweg = (geschwindigkeit/10)*3
bremsweg = (geschwindigkeit/10) * (geschwindigkeit/10)
anhalteweg = reaktionsweg + bremsweg

(b) Mit [Run][Run Module] werden diese Anweisungen ausgeführt. Nur, man sieht das hier erst einmal nicht. Dass die Anweisungen tatsächlich ausgeführt wurden, merkst du erst, wenn du dir die Variablenwerte anzeigen lässt.

Ausführfensterfenster:

>>> reaktionsweg
15.0
>>> bremsweg
25.0
>>> anhalteweg
40.0

(c) Jetzt kannst du weitere Geschwindigkeiten durchspielen. Ändere das Programm im Programmfenster entsprechend ab, führe es aus und lass dir die Variablenwerte anzeigen.

Ein Programm mit Datenausgabe

Das bisher benutzte Programm hat den Nachteil, dass man die Berechnungsergebnisse abrufen muss, indem man sich die Variablenwerte anzeigen lässt. Bequemer geht das, wenn man hierfür eine Ausgabeanweisung benutzt.

Aufgabe 3

(a) Ergänze das bisher benutzte Programm wie folgt um Ausgabeanweisungen mit dem print-Befehl.

Programmfenster:

geschwindigkeit = 100
reaktionsweg = (geschwindigkeit/10)*3
bremsweg = (geschwindigkeit/10) * (geschwindigkeit/10)
anhalteweg = reaktionsweg + bremsweg
print(reaktionsweg)
print(bremsweg)
print(anhalteweg)

(b) Speichere das erweiterte Programm ab und führe es mit [Run][Run Module] aus. Im Ausführfenster gibt es jetzt direkt Ergebnisse.

Ausführfensterfenster:

>>> 
15.0
25.0
40.0

(c) Benutze statt print(reaktionsweg) die folgende Ausgabeanweisung. Wie wirkt sich das auf die Ausgabe im Ausführfenster aus? Gestalte die Ausgabe möglichst benutzerfreundlich.

...
print('Reaktionsweg (in m)  :', reaktionsweg)
...

Ein Programm mit Dateneingabe

Beim bisher entwickelten Programm wird die Geschwindigkeit zunächst auf einen bestimmten Wert gesetzt. Wenn man die Berechnungen für einen anderen Wert ausführen möchte, muss man das Programm abändern. Das lässt sich bequemer gestalten, wenn man eine Eingabeanweisung benutzt.

Aufgabe 4

(a) Ändere das bisher entwickelte Programm wie folgt ab. Benutze den input-Befehl zur Dateneingabe.

Programmfenster:

geschwindigkeit = float(input('Gewindigkeit (in km/h) : '))
reaktionsweg = (geschwindigkeit/10)*3
bremsweg = (geschwindigkeit/10) * (geschwindigkeit/10)
anhalteweg = reaktionsweg + bremsweg
print('Reaktionsweg (in m)    :', reaktionsweg)
print('Bremsweg (in m)        :', bremsweg)
print('Anhaltewegweg (in m)   :', anhalteweg)

(b) Speichere das neue Programm ab und führe es mit [Run][Run Module] aus. Im Ausführfenster wirst du jetzt zur Mitarbeit aufgefordert. Probiere das mit mehreren Geschwindigkeiten aus. Du musst das Programm jeweils wieder neu ausführen.

Ausführfensterfenster:

>>> 
Gewindigkeit (in km/h) : 50
Reaktionsweg (in m)    : 15.0
Bremsweg (in m)        : 25.0
Anhaltewegweg (in m)   : 40.0

(c) Welche Funktion hat der float-Operator im Programm oben? Du kannst ihn ja mal weglassen und schauen, was passiert.

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