Hookesches Gesetz - zwei Federn (mit Energiesatz)

flo · Gast

Hallo,

ich stehe gerade vor einem mehr oder weniger großen Problem. Eine Physikarbeit steht an.
Unter anderem wird möglicherweise auch das Hooke'sche Gesetz in Verbindung mit dem Energiesatz drankommen.

Hierzu haben wir eine Aufgabe bekommen, die mir ein paar Sorgen bereitet. Hier ist sie:

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Auf einer praktisch reibungsfreien Fahrbahn wird ein Wagen (m = 500 g) durch 2 gleiche Federn gehalten. Um ihn um 20 cm links von seiner Gleichgewichtslage festzuhalten, benötigt man die Kraft F = 10 N. (Keine Feder hängt nennenswert durch.)

a) Welche Arbeit wird bei dieser Verschiebung verrichtet?
b) Der ausgelenkte Wagen wird losgelassen. Mit welcher Geschwindigkeit durchläuft er seine Gleichgewichtslage?
c) Wie groß wäre diese Geschwindigkeit, wenn die Reibung mit f = 0,2 auftreten würde?
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Ich habe nun schon das Problem, dass ich nicht weiß, wie ich die 10 N zuordnen soll. Der Wagen hängt an zwei Federn. Das heißt, eine Feder wird gedehnt, die andere gedrückt. 10 N benötigt man, um den Wagen in der besagten Position zu halten. Doch wie teilt sich das auf die Federn auf? Sind für beide Federn jeweils 5 N nötig, oder braucht man 10 N fürs Gedehnthalten der einen Feder und gar keine Kraft fürs Gedrückthalten der anderen?

Ich wäre euch jedenfalls sehr dankbar, wenn ihr die Aufgabe lösen würdet. Für euch ist das sicherlich kein Problem, was ich für mich leider nicht sagen kann.

Vielen Dank im Voraus.

Liebe Grüße
Florian

PS: Meine E-Mail-Adresse ist: [email protected]

Neko · Anmeldungsdatum: 04.07.2004 Beiträge: 526 Wohnort: Berlin

Hallo namensvetter,

flo · Gast

Hallo Neko,

vielen Dank für deine Antwort.

Unser Lehrer gab uns für die Spannungsenergie folgende Formel(n):
E spann bzw. W spann = ½ F • s (= ½ Ds²)

Kann ich dann für a) sagen, dass die verrichtete Arbeit ½ •10 N • (0,2m)² ist?
Also wären das 0,2 Nm bzw. 0,2 Joule? Oder muss ich hierzu noch 4,9 N • 0,2 m = 2,45 Nm (Gewicht des Wagens • Strecke) addieren?

Bei b) geht die Spannungsenergie in kinetische Energie über.
Meine Berechnung der Geschwindigkeit wäre:

W spann = W kin
½ F • s = ½ mv²
v = √[(F • s) : m]
v = √[10 N • 0,2 m) : 0,5 N]

v = 2 m/s

Ich hoffe, dass das so stimmt ...

Liebe Grüße
Flo

flo · Gast

Natürlich wollte ich durch 0,5 kg teilen und nicht durch 0,5 N.
Zum Glück wirkt sich das wenigstens auf das rechnerische Ergebnis nicht aus. ;o)

Neko · Anmeldungsdatum: 04.07.2004 Beiträge: 526 Wohnort: Berlin

flo · Gast

Super, dann habe ich es jetzt wohl verstanden.
0,2 J brauche ich, um gegen die Federn anzukommen + 2,45 J, um den Wagen auf der waagrechten Ebene (ohne Federn) zu bewegen.

Vielen Dank nochmal!

Liebe Grüße
Flo