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Lalelu
Anmeldungsdatum: 20.10.2013
Beiträge: 14
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 Lalelu Verfasst am: 20. Okt 2013 18:56 Titel: Federkonstante |
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Meine Frage:
Hallo liebe Community,
ich brauche unbedingt eure Hilfe!
Zu Bedenken aller: Dies ist keine Hausaufgabe! 
Ich übe hiermit lediglich für eine Arbeit! 
Am besten ist es, wenn mir das irgendjemand gut erklären könnte, wie das genau funktioniert! Danke
Eine Feder aus einem Kugelschreiber hat eine Federkonstante von ca. 2,3 N/cm.
a) Ziehe die Feder ca. 0,5cm auseinander und berechne die Menge der in der Feder gespeicherten Energie.
b) Bestimme, wie weit du eine Murmel mit dieser Energiemenge wegschießen könntest.
c) Überlege, wie sich die gespeicherte Energiemenge ändern würde, wenn du zwei Federn in Reihe schalten und beide zusammen um 0,5cm auslenken würdest. Überlege dir einen Versuch zur Überprüfung und führe ihn durch.
d) Beschreibe, was sich im Vergleich zum Versuch in Aufgabenteil c) ändert, wenn du beide Federn "parallel schaltest".
Danke fürs durchlesen und Antworten!
Leider verstehe ich wirklich kaum was davon, obwohl ich wirklich nachgedacht habe. Ich übe gerade für eine Arbeit und ich habe wirklich Angst 
LG
Meine Ideen:
Bisher habe ich mir nur das zusammengereimt: (glaube aber das das falsch ist!)
a) D * S=F
2,3 N/cm * 0,5cm = 1,15 N |
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Mr.Mitchell
Anmeldungsdatum: 17.05.2009
Beiträge: 43
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| Mr.Mitchell Verfasst am: 20. Okt 2013 19:17 Titel: |
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Hi, was du grad bei der a) berechnet hast ist die Kraft F die du aufwenden musst um die Feder um die 0.5cm auseinanderzuziehen oder zusammenzudrücken. Aber gesucht ist die Energie, also die potentielle Energie die du durch das Zusammendrücken in der Feder gespeichert hast. Lässt du also die gespannte Feder los, geht sie ja wieder in die ursprüngliche Länge zurück, gibt ihre Energie ab und kann dabei Arbeit verrichten, z.B. etwas wegstoßen, daher potentielle Energie oder auch Spannenergie. |
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Lalelu
Anmeldungsdatum: 20.10.2013
Beiträge: 14
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| Lalelu Verfasst am: 20. Okt 2013 19:32 Titel: |
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| Mr.Mitchell hat Folgendes geschrieben: | | Hi, was du grad bei der a) berechnet hast ist die Kraft F die du aufwenden musst um die Feder um die 0.5cm auseinanderzuziehen oder zusammenzudrücken. Aber gesucht ist die Energie, also die potentielle Energie die du durch das Zusammendrücken in der Feder gespeichert hast. Lässt du also die gespannte Feder los, geht sie ja wieder in die ursprüngliche Länge zurück, gibt ihre Energie ab und kann dabei Arbeit verrichten, z.B. etwas wegstoßen, daher potentielle Energie oder auch Spannenergie. |
Hey,
Danke für deine schnelle Antwort!
Aber wie berechne ich die denn? :S |
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Mr.Mitchell
Anmeldungsdatum: 17.05.2009
Beiträge: 43
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| Mr.Mitchell Verfasst am: 20. Okt 2013 19:45 Titel: |
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Die Formel für die potentielle Energie lautet
Und Energie kann nicht erzeuget oder vernichtet werden, sondern nur umgewandelt werden. Also kannst du anschließend die Energie z.B. in kinetische Energie umwandeln.
Ich denke das soll in der b) gemacht werden, aber die Aufgabe ergibt für mich keinen Sinn, da deine Kugel ohne Reibung nie langsamer werden würde... Bist du sicher dass sie so stimmt? |
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buell23
Anmeldungsdatum: 13.11.2006
Beiträge: 238
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| buell23 Verfasst am: 20. Okt 2013 19:49 Titel: |
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vielleicht muss sie einfachheitshalber die federenergie mit der Federkraft * dem Weg gleichsetzen, denn die masse ist ja nicht gegeben, geschweige denn das mu |
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Lalelu
Anmeldungsdatum: 20.10.2013
Beiträge: 14
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| Lalelu Verfasst am: 20. Okt 2013 20:28 Titel: |
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| Mr.Mitchell hat Folgendes geschrieben: | Die Formel für die potentielle Energie lautet
Und Energie kann nicht erzeuget oder vernichtet werden, sondern nur umgewandelt werden. Also kannst du anschließend die Energie z.B. in kinetische Energie umwandeln.
Ich denke das soll in der b) gemacht werden, aber die Aufgabe ergibt für mich keinen Sinn, da deine Kugel ohne Reibung nie langsamer werden würde... Bist du sicher dass sie so stimmt? |
Ja das steht hier so!
Mhh.. jetzt bin ich verwirrt! 
Was würdest du denn als Antwort bzw. Lösung angeben?
Ist ja nur damit ich es verstehe! :S |
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Mr.Mitchell
Anmeldungsdatum: 17.05.2009
Beiträge: 43
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| Mr.Mitchell Verfasst am: 20. Okt 2013 20:40 Titel: |
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Also für die a) haste die Aufgabe gelöst, wenn du  ausrechnest. Es sollte rauskommen
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buell23
Anmeldungsdatum: 13.11.2006
Beiträge: 238
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| buell23 Verfasst am: 20. Okt 2013 20:43 Titel: |
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für b:
es ist so dass du die Feder vorspannst um delta x.
Dadurch erhältst du eine Federenergie.
Da die Energie nicht verloren geht, sondern nur umgewandelt werden kann, nimmt nun die Murmel diese Energie auf. Dies zeigt sich dadurch, dass sich diese in Bewegung setzt. Da aber keine Masse und nichts gegeben ist, kannst du auch die Reibung nicht berücksichtigen.
Das heisst, du kannst eigentlich nur sagen, die Kraft * dem Weg x (Arbeit), die auf die Murmel wirkt, muss gerade so gross werden, wie die federenergie. |
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Lalelu
Anmeldungsdatum: 20.10.2013
Beiträge: 14
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| Lalelu Verfasst am: 20. Okt 2013 22:08 Titel: |
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| buell23 hat Folgendes geschrieben: | für b:
es ist so dass du die Feder vorspannst um delta x.
Dadurch erhältst du eine Federenergie.
Da die Energie nicht verloren geht, sondern nur umgewandelt werden kann, nimmt nun die Murmel diese Energie auf. Dies zeigt sich dadurch, dass sich diese in Bewegung setzt. Da aber keine Masse und nichts gegeben ist, kannst du auch die Reibung nicht berücksichtigen.
Das heisst, du kannst eigentlich nur sagen, die Kraft * dem Weg x (Arbeit), die auf die Murmel wirkt, muss gerade so gross werden, wie die federenergie. |
Dankeschön! Das habe ich jetzt auf jeden Fall verstanden! Wie sieht es denn mit c) und d) aus?
Ich finde die Aufgabe ist echt doof gestellt! :/ |
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buell23
Anmeldungsdatum: 13.11.2006
Beiträge: 238
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| buell23 Verfasst am: 20. Okt 2013 23:38 Titel: |
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bei c ist es in Serie geschaltet, deshalb ändert es nichts, weil sie als eine Feder angesehen werden kann, sofern die Federkonstante gleich ist.
d wird parallel geschaltet, deshalb hast du quasi 2 Federn die um das selbe dx zusammengedrückt werden, also doppelte Federkraft |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 21. Okt 2013 11:27 Titel: |
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| buell23 hat Folgendes geschrieben: | | bei c ist es in Serie geschaltet, deshalb ändert es nichts, weil sie als eine Feder angesehen werden kann, sofern die Federkonstante gleich ist. |
Bei Reihenschaltung von zwei Federn gilt
im vorliegenden Fall also
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buell23
Anmeldungsdatum: 13.11.2006
Beiträge: 238
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| buell23 Verfasst am: 21. Okt 2013 12:31 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: |
Bei Reihenschaltung von zwei Federn gilt
im vorliegenden Fall also
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Danke für den Hinweis GvC.
Das heisst doch auch, ich habe eine Feder der Länge l mit einer Federkonstante D. Wenn ich diesen jetzt in der Mitte durchschneide/halbiere. Dann folgt quasi ein neues D und müsste nun zB
Federenergie = kinetische Energie + Reibarbeit
D*x²/4=m*v²/2 + Reibarbeit rechnen?
und wenn ich es drittle, dann durch 3
und wenn ich es viertle, dann durch 4 usw.
bis D so klein wird, dass es gegen null geht?
Das kapier ich irgendwie nicht. |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 21. Okt 2013 12:43 Titel: |
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Ich verstehe nicht ganz, was Du meinst. Sicher ist jedoch, dass jede halbierte Feder die doppelte Federkonstante besitzt wie die ursprüngliche Feder. |
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buell23
Anmeldungsdatum: 13.11.2006
Beiträge: 238
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| buell23 Verfasst am: 21. Okt 2013 12:53 Titel: |
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naja
nehmen wir an bei einer Feder in Reihe geschaltet
Dges*s²/2 = m*v²/2 + Wr
Wenn Dges = D/2 ist dann wird doch die Federenergie halbiert.
bei einer Feder die gedrittelt wurde Dges = D/3
damit ist
bei Halbierung
D*s²/4 = m*v²/2 + Wr
bei Drittelung
D*s²/6 = m*v²/2 + Wr
oder verstehe ich jetzt was falsch? |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 21. Okt 2013 13:38 Titel: |
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| buell23 hat Folgendes geschrieben: | | Wenn Dges = D/2 ist dann wird doch die Federenergie halbiert. |
Das ist es beispielsweise, was ich nicht verstehe. Da hast Du sämtliche Bedingungen verschwiegen, die zu dieser Aussage führen. Von welcher Federenergie redest Du? Von der der gesamten oder von der der Feder mit halber Länge. Welche Auslenkung meinst Du? Die der gesamten oder die der halbierten Feder.
Nehmen wir an, die Federkonstante einer Feder sei tatsächlich D/2, wie Du oben gesagt hast. Dann ist bei einer Auslenkung x die in der Feder gespeicherte Energie
Stellen wir uns nun diese Feder als die Reihenschaltung zweier halblanger Federn vor. Dann ist die Auslenkung jeder "Halbfeder" gerade x/2. Jede Halbfeder hat die Federkonstante D. Die gesamte Federenergie ist die Summe der beiden Halbfeder-Energien:
^2+\frac{1}{2}\cdot D\cdot\left(\frac{x}{2}\right)^2=2\cdot \frac{1}{2}\cdot D\cdot\frac{x^2}{4}=\frac{D}{4}\cdot x^2)
Es kommt - natürlich - dieselbe Federenergie heraus wie bei der ersten Betrachtungsweise, es handelt sich ja auch um dieselbe Anordnung.
Ich verstehe auch nicht, welches Ziel Deine Argumentation verfolgt. Denn dass bei halber Feder und gleicher Belastung nur die Hälfte der Energie der ganzen Feder gespeichert wird (und bei gedrittelter Feder nur ein Drittel) ist doch trivial, oder nicht? Also worauf willst du hinaus?
Wenn Du meine Behauptung nachvollziehen willst, dass bei einer Reihenschaltung mehrerer Federn sich die Gesamtfederkonstante bestimmt aus
dann wende das Hooke'sche Gesetz an, und fertig.
Wird eine Reihenschaltung von Federn mit einer Kraft F belastet, so wirkt diese Kraft (Newton 1) auf alle Federn. Die Federn werden also je um
usw. ausgelenkt. Die Gesamtauslenkung ist also
)
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Lalelu
Anmeldungsdatum: 20.10.2013
Beiträge: 14
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| Lalelu Verfasst am: 21. Okt 2013 14:29 Titel: |
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Dankeschön erstmal an euch alle!
Habe jetzt erstmal alles verstanden!
Verzeiht mir falls das alles irgendwie komisch war - bin in der 9. Klasse also..
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Lalelu
Anmeldungsdatum: 20.10.2013
Beiträge: 14
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| Lalelu Verfasst am: 21. Okt 2013 17:47 Titel: |
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| Mr.Mitchell hat Folgendes geschrieben: | Die Formel für die potentielle Energie lautet
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Wie würde ich den meine Werte dazu einsetzten?
D: 2,5 N/cm
S: 0,5cm |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 21. Okt 2013 18:20 Titel: |
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| Lalelu hat Folgendes geschrieben: | | Mr.Mitchell hat Folgendes geschrieben: | Die Formel für die potentielle Energie lautet
|
Wie würde ich den meine Werte dazu einsetzten?
D: 2,5 N/cm
S: 0,5cm |
Na ja, ... einfach einsetzen:
Das rechnest Du sinnvollerweise noch in gebräuchliche Einheiten um:
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