PHYS 101: Zwischenprüfung Frage #3 (2026) Relative Bewegung auf einem fahrenden Flugzeugträger Ein Matrose namens Arthur joggt hin und her auf dem Flugdeck eines französischen Flugzeugträgers, der mit konstanter Geschwindigkeit durch das Mittelmeer fährt. Arthur läuft mit einer konstanten Geschwindigkeit relativ zum Deck (d.h. relativ zum Schiff) von v_r = 4,00 m/s in Richtung der Bewegung des Schiffs (vorwärts und rückwärts entlang der Länge des Decks). Die Geschwindigkeit des Schiffs relativ zum Boden (Erde) ist konstant und gleich v_s (unbekannt; zu finden) in östlicher Richtung. Angenommen: Das Deck ist perfekt gerade und ausgerichtet mit der Richtung des Schiffs. Arthur verbringt gleich viel Zeit (und legt gleich viel Strecke relativ zum Schiff) damit, vorwärts (in die gleiche Richtung wie das Schiff) und rückwärts (entgegengesetzt zur Bewegung des Schiffs) zu laufen. GPS (z.B. von einer Uhr wie einer Garmin Forerunner) zeichnet Arthurs Position und Geschwindigkeit relativ zum Boden auf, nicht relativ zum Schiff. Strava zeichnet die folgenden Daten für die Aktivität auf: Gesamte zurückgelegte Strecke (gemessen mit GPS): 7,23 km Bewegungszeit: 35 Minuten 58 Sekunden = 2158 s Durchschnittliches Tempo: 4:58 min/km Die Strecke zeigt, dass Arthur wiederholt hin und her läuft (Zickzack-Pfeile, die die Richtung umkehren), und die Nettobewegung der Strecke ist über mehrere Kilometer nach Osten. Frage 1: Zeigen Sie, dass die Geschwindigkeit des Schiffs v_s gleich der durchschnittlichen Geschwindigkeit über den Boden ist, die aus den Strava-Daten berechnet wurde (unabhängig von Arthurs Jogginggeschwindigkeit relativ zum Deck). Frage 2: Berechnen Sie den numerischen Wert der Geschwindigkeit des Schiffs v_s in km/h und in Knoten (1 Knoten ≈ 1,852 km/h). Frage 3: Erklären Sie qualitativ, warum die Richtung der Bewegung des Schiffs aus der Strava-Karte als grob östlich abgeleitet werden kann.