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Lineares Kraftgesetz - Federpendel, wann anwenden?
 
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wiederda.11



Anmeldungsdatum: 18.01.2017
Beiträge: 1

Beitrag wiederda.11 Verfasst am: 18. Jan 2017 13:13    Titel: Lineares Kraftgesetz - Federpendel, wann anwenden? Antworten mit Zitat

Meine Frage:
1.)http://www.leifiphysik.de/mechanik/mechanische-schwingungen/aufgaben#lightbox=/themenbereiche/mechanische-schwingungen/lb/schwingung-eines-federpendels?v=1

In der Aufgabe sieht man, dass um D zu berechnen das lineare Kraftgesetz anwenden darf

2.Ein 300 g schwerer Körper schwingt an einer Schraubenfeder mit der Amplitude x0 = 12 cm und der Periodendauer T = pi/2s.

Hier kommt man mithilfe des linearen Kraftgesetz auf eine falsche Lösung:

D = F/s = mg/s = 300* 10^-3 *10 / (12*10^-2) = 3/(12*10^-2) = 25

Die Lösung ist aber 4,8


Meine Ideen:
Keine
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 18. Jan 2017 13:47    Titel: Antworten mit Zitat

erledigt. smile

Zuletzt bearbeitet von franz am 18. Jan 2017 13:55, insgesamt 2-mal bearbeitet
hansguckindieluft



Anmeldungsdatum: 23.12.2014
Beiträge: 1212

Beitrag hansguckindieluft Verfasst am: 18. Jan 2017 13:48    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

der Fehler liegt nicht im linearen Kraftgesetz, sondern darin, dass Du einen statischen Lastfall zugrundelegst, obwohl Du einen dynamischen Vorgang hast. Die Auslenkung des Pendels wird im dynamischen Fall (Schwingung) ja nicht nur durch die Gravitationskraft ausgelöst.

Um auf die Federkonstante zu schließen, solltest Du dir mal die Gleichung für die Periodendauer des Federpendels genauer anschauen. Darin kommt die Federkonstante nämlich vor.

Gruß
wiederda.12
Gast





Beitrag wiederda.12 Verfasst am: 18. Jan 2017 14:26    Titel: ? Antworten mit Zitat

Aber in der ersten Aufgabe liegt doch auch eine dynamische Bewegung vor?
wiederda.12
Gast





Beitrag wiederda.12 Verfasst am: 18. Jan 2017 14:30    Titel: . Antworten mit Zitat

Hab mir jetzt einige Sachen zum Federpendel durchgelesen, unter anderem, dass D = mg/s nur in der Gleichgewichtslage gilt.. Wenn man das jetzt hier mal die Auslenkung für die Gleichgewichtslage berechnet, kommt man auf einen recht großen Wert (im Vergleich zur Amplitude)
D = 4,8 = 3/4,8 = 0,625 m = 62,5 cm
Kann das sein?!

(Die vorige Frage steht noch Big Laugh)
Auwi



Anmeldungsdatum: 20.08.2014
Beiträge: 602

Beitrag Auwi Verfasst am: 18. Jan 2017 15:22    Titel: Antworten mit Zitat

Wie kommst Du denn bei 2.) auf D=25 N/m ?

ergab bei mir die erwünschten 4,8 N/m
wiederda.12
Gast





Beitrag wiederda.12 Verfasst am: 18. Jan 2017 15:58    Titel: . Antworten mit Zitat

25N/m käme mit dem linearen Kraftgesetz heraus
hansguckindieluft



Anmeldungsdatum: 23.12.2014
Beiträge: 1212

Beitrag hansguckindieluft Verfasst am: 18. Jan 2017 15:59    Titel: Re: . Antworten mit Zitat

wiederda.12 hat Folgendes geschrieben:

(Die vorige Frage steht noch Big Laugh)


In dem von Dir angegebenen Link steht in der Aufgabe:
"Eine Feder, deren Masse vernachlässigt werden kann, wird mit einem Körper der Masse 100g belastet und dehnt sich dadurch um 4,00cm".

Das ist die statische Auslenkung. Da schwingt noch nix.

Danach wird in der besagten Aufgabe die Masse durch eine zusätzliche Kraft weiter Ausgelenkt und dann losgelassen. Danach erst schwingt das Pendel.

Gruß
hansguckindieluft



Anmeldungsdatum: 23.12.2014
Beiträge: 1212

Beitrag hansguckindieluft Verfasst am: 18. Jan 2017 16:04    Titel: Re: . Antworten mit Zitat

wiederda.12 hat Folgendes geschrieben:

D = 4,8 = 3/4,8 = 0,625 m = 62,5 cm
Kann das sein?!


Nein! Das kann nicht sein.
Du kannst doch nicht überall Gleichzeichen dazwischen schreiben.
Bitte schreib das noch mal sauber hin (mit Einheiten bitte).
wiederda.12
Gast





Beitrag wiederda.12 Verfasst am: 18. Jan 2017 16:24    Titel: . Antworten mit Zitat

D = 4,8

= 3/4,8

= 0,625 m

= 62,5 cm
Auwi



Anmeldungsdatum: 20.08.2014
Beiträge: 602

Beitrag Auwi Verfasst am: 18. Jan 2017 16:35    Titel: Antworten mit Zitat

Eine Größe in der Physik besteht meistens aus einem Zahlenwert mit einer Einheit dahinter.
Was soll z.B. bedeuten: =3/4,8 ?
Was willst Du hier überhaupt mit welchem Zusmmenhang berechnen ?
Formuliere doch überhaupt erst einmal die Frage !
wiederda.14
Gast





Beitrag wiederda.14 Verfasst am: 18. Jan 2017 17:05    Titel: . Antworten mit Zitat

Da hätten Sie einfach mein vorigen Beitrag dazu lesen können, da stand nämlich

D = mg/s

Aber nochmal

D = F/s

s = F/D

= mg/D

= 3N / 4,8(N/m)
Auwi



Anmeldungsdatum: 20.08.2014
Beiträge: 602

Beitrag Auwi Verfasst am: 18. Jan 2017 20:07    Titel: Antworten mit Zitat

Du vermengst da zwei Sachen, a) die Dehnung einer Feder aufgrund einer wirkenden statischen Kraft und b) die Schwingungsweite (Amplitude) der Schwingung, wenn die Feder um einen "Nullpunkt" schwingt.
Für die Dehnung gilt:
Für die Amplitude einer solchen Schwingung, die ab einer Auslenkung von z.B. y(0)=-0,12m , einer Federkonstante von D=4,8 N/m und einer Schwingungsfrequenz von f= (pi/2) s um ihren Nullpunkt schwingen soll gilt

mit:
Die Auslenkung aus der "Nullinie" einer Schwingung ist etwas ganz anderes als die Federkonstante D . Die Geschwindigkeit, die das Pendel zu jedem Zeitpunkt t hat bekommst Du dann aus der Ableitung dieser Funktion nach t, also als:


Da in Deinem Link eine ganze Batterie von Aufgaben gelistet ist, reden wir hier anscheinend aneinander vorbei. Ich hatte mich auf Deine Beschreibung zu b) bezogen.
wiederda.12
Gast





Beitrag wiederda.12 Verfasst am: 18. Jan 2017 20:49    Titel: d Antworten mit Zitat

Also bei mir poppt da gleich die Aufgabe heraus.. O.o Also kann ich die Auslenkung nicht mit dem linearen Kraftgesetz berechnen, da ich eine dynamische Bewegung habe?
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 18. Jan 2017 22:46    Titel: Antworten mit Zitat

Natürlich sind Auslenkungskraft und Auslenkung bei der Feder proportional.

Hier geht es jedoch um zwei vollkommen verschiedene Sachen, die man besser nicht vermischt:
a) Die Dehnung der Feder durch Anhängen eines Gewichtes und
b) Die Dehnung der Feder durch Auslenkung aus einer Ruhelage.
wiederda.12
Gast





Beitrag wiederda.12 Verfasst am: 19. Jan 2017 09:11    Titel: . Antworten mit Zitat

Also ich hab verstanden, dass man dynamische und statische Bewegungen nicht miteinander mischen sollte, aber das Massestück wird doch auch aus Ruhelage ausgelenkt?
Auwi



Anmeldungsdatum: 20.08.2014
Beiträge: 602

Beitrag Auwi Verfasst am: 19. Jan 2017 10:35    Titel: Antworten mit Zitat

Es schwingt nach der Auslekung durch eine Kraft, die dann fortgenommen wird, um die Ruhelage. Diese Schwingungsweite aus der Ruhelage heißt Amplitude. Die Schwingungsfrequenz hängt nicht von der Amplitude ab, sondern nur von Masse und Federkonstante. Die Schwingungsfrequenz ist eine Folge der linearen rücktreibenden Kraft welche proportional zur Auslenkung aus der Ruhelage ist. Die Herleitung der Schwingungsgleichung erfolgt über eine Integration der Beziehung.
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