Für welchen Weg steht s in der Formel der Spannenergie?

MJA · Gast

Hi Leute!

Ich hab eine recht simple Frage und zwar für welchen Weg steht das s in der Formel der Spannenergie? grübelnd

Gruß,
Jan.

dachdecker2

in

?

Da steht das s (ich würde lieber ein x schreiben) für die Auslenkung (der Feder?) aus der Ruhelage. k ist die Federkonstante.

MJA · Gast

Ich kenne die Formel so: E(spann) = D*s²
D = Federkonstante

Das ergäbe für mich aber keine Logik, denn D=F/s => E(spann) = F*s
dann bräuchte man ja keine Extraformel für die Spannarbeit/energie?

Gruß,
Jan

MJA · Gast

Sorry, ich meine natürlich E(spann) = 1/2 D*s² bzw. E(spann) = 1/2 F*s

dachdecker2

Man kann ja die Formel nehmen, die einem am besten gefällt (Wenn ich weiß oder selbiges dazuschreibe, kann ich auch k für die Federkonstante einsetzen). Das war aber nicht die Frage, oder?

0,5 D * s² macht schon sinn, weil D eine Konstante ist,

F * s ist ja ein Produkt aus zwei Variablen, weil F = f(s).

Gast

Nun gut.

Vielleicht stelle ich einfach mal meine ganze Berechnung vor, es gibt da nämlich noch ein paar kleine andere Probleme.
Als erstes ein Bild von meinem Aufbau:

http://home.arcor.de/jan.hillebrand/data/Mausefalle.jpg

Das Bild stellt ein "Mausefallenauto" dar. Das heißt, ich hab (zusammen mit einem Freund) ein Gefährt konstruiert, welches als Antriebskraft die Feder einer Mausefalle nutzt. Die Mausefalle ist auf dem Rumpf, ca. in der Mitte des Fahrzeugs angebracht. Den Bügel haben wir mit einem Hebel (Länge 25cm) verlängert, an dessen Spitze befindet sich ein Loch, an welches eine Schnur (Länge = 2*Hebellänge) gebunden ist. Auf der Hinterachse, die gleichzeitig die Antriebsachse ist, ist eine Rolle (Durchmesser 2,5cm) angebracht. Das Ende der Schnur ist an der Hinterachse befestigt. (Durch eine lose Schlaufe, nicht direkt auf der Rolle, so kann das Fahrzeug nach dem Abrollen der Schnur noch "beliebig" weiterfahren) Dann wird die Schnur auf der Rolle aufgewickelt, dabei wird logischerweise die Feder gespannt. (Die Skizze zeigt diesen Zustand) Lässt man die Feder nun los, wird die Schnur auf der Rolle abgewickelt, dadurch wird die Hinterachse angetrieben und das "Auto" fährt. Als Reifen haben wir CDs (Durchmesser 12cm) verwendet.

Mein Lehrer hat mir nun aufgetragen zu berechen, wie weit das Auto ungefähr fährt. (Reibung soll geschätzt werden) Ich hab folgende Größen gegeben: Hebellänge, Schnurlänge, Durchmesser CD und Rolle, Federkonstante der Feder (hab ich grade nicht als Zahl, darf ich aber messen) und Gewicht (muss ich auch noch messen). Zeit darf ich nicht verwenden.

Folgende Berechnung:
Berechnung der zurückgelegten Wegstrecke bis die Schnur abgerollt ist
h = Hebellänge = 25cm
l = Länge der Schnur = 2h = 50cm
d(rolle) = 2,5cm
d(rad) = 12cm
u = Anzahl der Umdrehungen des Rades bis die Schnur abgerollt ist
s = Zurückgelegte Wegstrecke bis die Schnur abgerollt ist

http://home.arcor.de/jan.hillebrand/data/BerechnungWeg.jpg

Berechnung der Endgeschwindigkeit nachdem die Rolle abgewickelt ist
D = Federkonstante = (kommt noch)
m = Masse = (kommt noch)
v = Geschwindigkeit

[img]http://home.arcor.de/jan.hillebrand/data/BerechnungGeschwindigkeit.jpg[img]

So, dass ist alles was ich bis jetzt hab.

Gast

Sorry nochmal, hier ist das 2. Bild:

http://home.arcor.de/jan.hillebrand/data/BerechnungGeschwindigkeit.jpg

Ich hab in der Berechnung auf der rechten Seite schon die Einheiten eingesetzt.

Ich muss jetzt also für s die Auslenkung der Feder einsetzt, ja?

Außerdem: Wie kann ich jetzt den weiteren Weg berechnen? Einfach eine negative Beschleunigung schätzen? Ich habe auch die Strecke, die das Fahrzeug insgesamt gefahren ist, es sind ungefähr 16m. Ich soll halt nur berechnen warum es so ist.

Gruß,
Jan.

dachdecker2

Du musst berücksichtigen, dass s bei dir ein Winkel ist, und keine Länge. Möglicherweise werden nicht die ganzen 180° genutzt, je nach dem welche Geschwindigkeit der Wagen erreicht.