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Sirius02
Anmeldungsdatum: 20.10.2022
Beiträge: 311
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 Sirius02 Verfasst am: 10. Nov 2022 12:48 Titel: |
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Meine Frage:
Hey ich hab mal wieder Fragen zu einer Physikaufgabe bzw. möchte gerne wissen ob meine Ansätze korrekt sind. Hier die Aufgabe: Bild zu skizze findet ihr weiter unten)
Ein Block der Masse m = 3.2 kg wird auf einer
schiefen Ebene gegen eine Feder der Federkonstante
k = 430 N/m gelegt, die dadurch ein wenig von der mit ?0? bezeichneten Position der unbelasteten Feder zur Position x0 zusammengedrückt
werde (siehe nebenstehende Abbildung).
Die schiefe Ebene ist gegen die Horizontale um
den Winkel ? = 30° geneigt.
Hinweis: Vernachlässigen Sie in dieser Aufgabe
jeweils Reibungseffekte und die Masse der Feder.
a) Berechnen Sie die Strecke von 0 bis x0, um die die Feder durch den Block in Ruhe
zusammengedrückt wird.
b) Die Feder wird nun um ?x = 20 cm zusammengedrückt, wonach der Block losgelassen wird. Wir betrachten das untere bzw. in der Abbildung linke Endes des Blocks.
Berechnen Sie, wie hoch der Block auf der Ebene rutschen wird, bevor er zum Stillstand kommt (Markierung d in der Skizze). Geben Sie den Abstand relativ zu der Position xmin an, bevor der Block losgelassen wird.
c) Welche Geschwindigkeit hat der Block beim Durchgang durch die Ruheposition der
unbelasteten Feder?
d) Zeichnen Sie in ein Weg-Energie-Diagramm qualitativ den Verlauf der Spannenergie der Feder, der potentiellen Energie im Schwerefeld und der kinetischen Energie ein.
Die funktionale Abhängigkeit von der Position auf der Ebene und die Lage von Maxima/Minima sollte dabei erkennbar sein.
Meine Ideen:
Hier nun meine Ansätze:
a) die Feder wird durch die Hangabtriebskraft Fha um s in Ruhe zusammengedrückt. Da der Klotz in Ruhe steht muss die Federkraft FF gleich der Hangabtriebskraft sein (Actio-Reactio).
Also habe ich FF = Fha gerechnet
Also k*s =mg*sin(30) und dann nachts jmgestellt, wobei bei mir dann rauskommt: s=0,037m stimmt hier der Ansatz
b)Da habe ich mir überlegt,gebrauch von dem Energieerhaltungssatz zu machen.Jedoch habe ich mich gefragt, welche Energien am Anfang sind und welche am Enden. Am Anfang steht der Klotz ja in Ruhe, somit wirkt die potenzielle Federenergie Epotf. Dann wird der Klotz beschleunigt und Epotf wird in Kinetische Energie umgewandelt. Dann kommt der Klotz wieder zum Stehen und Ekin wird in Epot=mgh umgewandelt.
Dann habe ich aber in meine Vorlesungsunterlagen geschaut und da hatten wir ein ähnliches Beispiel und der Prod hatvgeschrieben : 0,5k*x^2=0.5m*g*h
Diesen Ansatz habe ich dann letzendlich genommen, wobei ich mich frage, warum da Ekin nicht iwie berücksichtigt wird?
Mit dem vom Prf angegebenen Ansatz komme ich auf h=0,27m
Dann steht da ja noch, man solle den Absatand relativ zu xmin angeben.
Also habe ich erstmal mit den geometrischen Beziehungen (siehe zweites bild) die Höhe z von xmin ausgerechnet, wobei da rauskommt z=0,17m.
Frage: Wie gebe ich jz letzendlich den Abstand relativ zu xmin an. Also was genau bedeutet das überhaupt?
C)da bin ich mir iwie unsicher aber auch hier würde ich iwie versuchen den Energieerhaltungsssatz zu benutzen.Bin mir aber nicht sicher wie. Evtl Epotf =Ekin ?
d) hier bin ich absolut überfragt. Ich habe keine Ahnung wie man sowas zeichnen soll. Hier wäre ich super dankbar wenn mir jmd zeigen und erklären kann wie das funktioniert.
Danke für eure Hilfe!!
Zwei Beiträge zusammengefasst. Steffen
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Sirius02
Anmeldungsdatum: 20.10.2022
Beiträge: 311
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| Sirius02 Verfasst am: 10. Nov 2022 12:51 Titel: |
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Hier mein Ansatz zur Teilaufgabe b
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5868
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| Mathefix Verfasst am: 10. Nov 2022 17:37 Titel: |
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zu a)
 = k\cdot x_0)
zu b)
Energieerhaltungssatz
Federarbeit = Hubarbeit (Klotz wird vertikal auf die Höhe h über x_min bewegt)
^{2} = m\cdot g\cdot h )
 \rightarrow h = d\cdot \sin(\alpha ) )
^{2} = m\cdot g\cdot d\cdot \sin(\alpha ) )
zu c)
Energierhaltung
Federarbeit = Kinetische Energie
^{2} = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^{2})
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Sirius02
Anmeldungsdatum: 20.10.2022
Beiträge: 311
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| Sirius02 Verfasst am: 11. Nov 2022 11:18 Titel: |
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Aber ist in b) nicht gefragt wie hoch der Klotz rutscht?Und nicht wie weit.also welche Strecke er zurückliegt? Weil iwie ist mir aus der Aufgabenstellung nicht ersichtlich gewesen, dass wir d suchen
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Sirius02
Anmeldungsdatum: 20.10.2022
Beiträge: 311
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| Sirius02 Verfasst am: 11. Nov 2022 11:24 Titel: |
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Was berechne ich denn genau wenn ich d berechne? Die Strecke oder? Und wie lange ich das dann relativ zu xmin sehen?
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
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| Mathefix Verfasst am: 11. Nov 2022 12:13 Titel: |
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| Sirius02 hat Folgendes geschrieben: | | Was berechne ich denn genau wenn ich d berechne? Die Strecke oder? Und wie lange ich das dann relativ zu xmin sehen? |
Lt. Aufgabentext und Skizze ist d die Strecke auf der schiefen Ebene, die der Klotz ab x_min zurücklegt.
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Sirius02
Anmeldungsdatum: 20.10.2022
Beiträge: 311
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| Sirius02 Verfasst am: 11. Nov 2022 12:55 Titel: |
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Aber wenn d nur die Strecke ist, die der Klotz ab xmin zurückliegt, können wir nicht die trigonometrischen Beziehungen nutzen den d=sin(theta)*h entspricht ja die gesamte schiefe Strecke der Ebene, als samt x min und delta x
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
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| Mathefix Verfasst am: 11. Nov 2022 13:12 Titel: |
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| Sirius02 hat Folgendes geschrieben: | | Aber wenn d nur die Strecke ist, die der Klotz ab xmin zurückliegt, können wir nicht die trigonometrischen Beziehungen nutzen den d=sin(theta)*h entspricht ja die gesamte schiefe Strecke der Ebene, als samt x min und delta x |
Die Gesamtstrecke der schiefen Ebene ist nicht gegeben bzw. so lang, dass sie über d hinausgeht.
Bei x_min hat die Feder die vollständige Spannenergie. Dadaurch wird der Klotz um die Höhe h über x_min angehoben.Vom Punkt auf der schiefen Ebene bei h bis zu x_min ist die Strecke d um die der Klotz auf der schiefen Ebene bewegt wurde.
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Sirius02
Anmeldungsdatum: 20.10.2022
Beiträge: 311
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| Sirius02 Verfasst am: 11. Nov 2022 14:38 Titel: |
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Meinst du also wir setzen xmi als unseren Ausgangspunkt fest?
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
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| Mathefix Verfasst am: 11. Nov 2022 14:46 Titel: |
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| Sirius02 hat Folgendes geschrieben: | | Meinst du also wir setzen xmi als unseren Ausgangspunkt fest? |
Ja, denn das ist der Startpunkt des Klotzes.
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