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Horst21
Anmeldungsdatum: 16.04.2013
Beiträge: 2
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 Horst21 Verfasst am: 16. Apr 2013 16:17 Titel: Federarbeit / Federkraft |
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Meine Frage:
Hallo zusammen,
Wir haben eine Hausaufgabe erhalten, jedoch bleibe ich bereits in den Anfängen stecken.
Eine Kugel mit Masse m = 11.2g (=0.0112kg) wird mit einer Geschwindigkeit v = 216 m/s horizontal auf eine Spezialfeder geschossen. Die Kraft der Spezialfeder ist Fsf = q?x^3. Die Feder wird durch die Kugel maximal um x1 = 18.5 mm (=0.0185m) aus der Ruhelage gestaucht.
A)Welche Einheit hat q?
B)In welchem x-Bereich ist die Spezialfeder schwächer als eine normale Feder mit Federkraft Fnf = k?x.
C)Berechnen Sie q in SI Einheiten. Hinweis: Bestimmen Sie die Federarbeit.
D)Wie gross ist die Beschleunigung a der Kugel, wenn die Feder maximal gestaucht ist?
Meine Ideen:
Meine bisherigen Lösungen / Ansätze:
A) kg/(s^2*m^2) [Richtig]
B) [0,1] [Falsch]
Ich habe Fnf und Fsf gleichgesetzt und die Annahme getroffen, dass die Federkonstante gleich ist, da ich ansonsten gar keine Idee hatte, wie man das rechnen sollte.
C) Meiner Meinung nach entspricht die Federarbeit der potentiellen Federenergie (=Kinetische Energie der Kugel). E=1/2*m*v^2
Wie rechne ich hier jetzt weiter?
D) Noch kein Ansatz, da C nicht gelöst.
Danke für eure Hilfe! |
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Horst211
Gast
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| Horst211 Verfasst am: 16. Apr 2013 16:20 Titel: |
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Die "?" sollten ein * bedeuten. Offensichtlich wurden diese nicht richtig aus dem PDF kopiert! |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 16. Apr 2013 17:19 Titel: |
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| Horst211 hat Folgendes geschrieben: | | Ich habe Fnf und Fsf gleichgesetzt und die Annahme getroffen, dass die Federkonstante gleich ist, ... |
Die beiden "Federkonstanten" können gar nicht gleich sein, da sie Größen vollkommen unterschiedlicher Dimension darstellen. Äpfel und Birnen lassen sich nicht vergleichen. Selbst wenn sie dieselben geometrischen Abmessungen und dieselbe Masse hättten, würden sie sich im Geschmack und bestimmt noch in hundert anderen Parametern unterscheiden.
Stattdessen musst Du die beiden Kräfte bei gleichem Federweg vergleichen, also die Frage beantworten, bei welchen (gleichen) Federwegen FSF kleiner ist als FNF.
Diese Ungleichung musst Du nach x auflösen. Kommst Du damit alleine zurecht?
| Horst211 hat Folgendes geschrieben: | | C) Meiner Meinung nach entspricht die Federarbeit der potentiellen Federenergie (=Kinetische Energie der Kugel). E=1/2*m*v^2 |
Das ist richtig.
| Horst211 hat Folgendes geschrieben: | | Wie rechne ich hier jetzt weiter? |
Jetzt machst Du genau das, was Du selber gerade gesagt (geschrieben) hast: Du setzt kinetische und Federenergie gleich. Die Federenergie bestimmst Du über die bekannte Formel
Die Formel für FSF kennst Du ja, die ist gegeben.
| Horst211 hat Folgendes geschrieben: | | D) Noch kein Ansatz, da C nicht gelöst. |
Für einen Ansatz brauchst Du die Lösung C) nicht. Den kannst Du ganz allgemein aufschreiben
Und auch hier kannst Du die Formel für FSF einsetzen. So hättest Du wenigstens eine allgemeine Lösung, die auf alle Fälle richtig ist, und in die nur noch die in ihr enthaltenen Größen mit ihren Zahlenwerten und Einheiten eingesetzt zu werden brauchen. So würdest Du in einer Prüfung wenigstens ein paar Teilpunkte bekommen. |
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Horst121
Gast
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| Horst121 Verfasst am: 20. Apr 2013 15:58 Titel: |
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Hey GvC
Vielen Dank für deine Antworten, und vorallem Erklärungen, bei der Aufgabe B ist mir allerdings noch nicht ganz klar, wie ich die Ungleichung mit 2 unbekannten lösen soll.
Kannst du mir hierbei nochmal helfen? Vielen Dank!
Gruss,
Horst |
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Horst212
Gast
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| Horst212 Verfasst am: 20. Apr 2013 16:03 Titel: |
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Hey GvC,
Hat sich erledigt!
Danke dir nochmals!
Gruss,
Horst |
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