Feder - Höhen-, Bewegungs-, Spannenergie

Klasse10EF · Anmeldungsdatum: 16.04.2012 Beiträge: 7

Hallo zusammen,

Wir schreiben am Mittwoch eine Physik-Klausur u.a. über das Thema Erhhaltungssätze.
Unsere Lehrerin hat uns zu einigen Aufgaben im Buch die Lösungen gegeben.

Hier sind 2 Aufgaben. Mit der ersten habe ich kein Problem, da sie logisch und einfach ist. Doch bei der 2. verstehe ich den Lösungsweg nicht, welcher aber im sinnlichen Zusammenhang mit Aufgabe 1 steht.

1. Aufgabe:
Betrachten sie ein Trampolin als eine Vertikal geführte Feder, die sich zusammenpressen lässt. Ein Junge (m= 60kg) stellt sich auf das Trampolin und drückt die "Feder" um 25cm zusammen. Anschließend wird das Trampolintuch zusammen mit dem Jungen um weitere 40cm nach unten ausgelenkt und losgelassen.
a)(spielt für meine Frage keine Rolle) Ergebnis=

<- Richtgröße D, also Federhärte
b)Wo hat der Junge bei der Aufwärtsbewegung seine größte Geschwindigkeit und wie groß ist sie?

Lösung von 1. b):
Wann?: Wenn Gewichtskraft=Spannenergie. d.h. bei den oben angegebenen 25cm
Wie schnell?:Da die Energie in diesem Kreislauf IMMER gleich bleibt und wir uns im Moment im luftleeren Raum bewegen, gilt:

was was ist, hoffe ich wisst ihr. Also Spann-, Höhen- und Bewegungsenergie. Löst man dies nach v auf erhält man die Geschwindigkeit. DAS ist ja einfach.

JEDOCH

Aufgabe 2:(Diesmal HÄNGT das Gewicht an der Feder)
Man hängt an eine Feder ( D = 5 N/m) ein Wägestück von 100g Masse und lässt es los. Wo hat es seine größte Geschwindigkeit? Wie groß ist sie?

Lösung:
Wo?: Bei Gewichtkraft=Spannkraft, d.h.:

. Ergebnis: s0=0,20m (Achtung hier schreibt sie s0!!!)

Wie schnell?:Hier ist mein Problem
Erstmal ihre Lösung:

und dann nach v auflösen.

Problem Nummer eins: Nach meiner Logik, müsse man es wie bei Aufgabe1 rechnen. Doch dann fehlt auf der rechten Seite der Gleichung die Höhenenergie, die ja noch vorhanden ist und die Spannenergie, die auch noch da ist.
Meine erste Erklärung:
1.Da Gewichtskraft=Spannkraft, heben sie sich auf und man kann die beiden theoretisch weglassen. Aber warum kann man es dann bei Aufgabe1 nicht machen?
JEDOCH:man darf sie jedoch nicht weglassen, da die Energie in diesem "Kreislauf" gleichbleiben muss.

Problem2: Wo ist das Nullniveau. bei Aufgabe 1 ist es ja ganz unten, d.h., wenn die "Feder" auf 65cm zusammengedrückt ist. Aber wo ist es hier? Laut Formel muss es 0,20m unter der Feder sein, da es in der obrigen Formel heißt: m*g*s0 Achtung das s0 ist wieder da.

Hat meine Lehrerin in der Formel einfach nur aus versehen falsch beschriftet, oder kapiere ich da was nicht.
BITTE HELFT MIR und deckt meinen Denkfehler auf.

Mfg
Klasse10EF

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Hi,

bei Aufgabe 2 hat die Masse die größte Geschwindigkeit, wenn sie die Ruhelage durchquert.

Die maximale Auslenkung der Feder (Spannenergie) wird in kinetische Energie umgewandelt.

Klasse10EF · Anmeldungsdatum: 16.04.2012 Beiträge: 7

hmm... danke erst mal.
Jedoch muss ich ehrlich sein. Ich habe es nicht ganz verstanden.

Hat meine Lehrerin recht?

was ist in deiner formle s? Also wie groß?
Also wo ist das Nillniveau?

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Hi,

das s entspricht dem s_0, der Amplitude, damit ist die maximale Auslenkung gemeint, also die Angabe von 0,2m.

Klasse10EF · Anmeldungsdatum: 16.04.2012 Beiträge: 7

Sry.. doublepost

Klasse10EF · Anmeldungsdatum: 16.04.2012 Beiträge: 7

Laut deiner Formel kommt etwa 0,044... heraus. Bei meiner Lehrerin jedoch kommt 1,98... heraus. Da ist ja ein kleiner unterschied.
Ist die Formel, die uns unsere Lehrerin gegeben hat m*g*s0 = 0,5*m*v^2 richtig?

Andere frage: du sagst ja, dass sich die gesamte Span Energie in kinetische also Bewegungsenergie verwandelt. Wenn dies der Fall ist, warum ist es bei Aufgabe 1 nicht der Fall?

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Hi,

laut deiner Rechnung liegt die maximale Auslenkung ja bei 0,2m.

Klasse10EF · Anmeldungsdatum: 16.04.2012 Beiträge: 7

die maximale aulenkung ist bei 0,4m. Bei 0,2 m würde es sich im Gleichgewicht befinden, sodass keine beegung mehr vorhanden ist.

gast15 · Gast

Bei 0m und 0.4m sind die Umkehrpunkte
Bei 0.2m ist vmax; das Max (also planck) richtig berechnet

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

@gast15,

wie kommst du auf den Namen Max?

Klasse10EF · Anmeldungsdatum: 16.04.2012 Beiträge: 7

ja ok, dass bei 0,2m die max geschwindigkeit ist weiß ich, bloß warum dort alle energie in kinetische ungewandelt wird nicht.
Warum ist das so?

Klasse10EF · Anmeldungsdatum: 16.04.2012 Beiträge: 7

so klausur hinter mir. ich war in der pause davor nochmal bei meiner lehrerin. sie hatte die aufgaben auch nur von einer anderen lehrerin und hat es selber nicht verstanden. sie sagte dann wir bräuchten es nicht lernen es kommt nicht in der klausur vor und sie sagte, die klausur würde leicht werden.

FAZIT:
klausur verhauen. wird glatte 6. ich wähle kein physik-LK.
Ich glaube ich habe es mit den einheiten verhauen. die eine aufgabe, da kam ich mit dem umstellen der formel nicht weiter. habe 2 variablen gehabt, war aber nur denkfehler. sonst habe ich nur Sch**** raus.
bei mir hat eine armbrust ne kraft von ca 190.000 N/m

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Hi,

das ist natürlich nicht schön, aber eine Anmerkung, du schreibst, dass du auf eine Kraft von 190,000\frac{N}{m} kommst, dies kann schonmal zahlenmäßig nicht stimmen, aber auch nicht von der Einheit her.

erkü · Anmeldungsdatum: 23.03.2008 Beiträge: 1414