Erhaltungssätze

Galileo:) · Anmeldungsdatum: 23.05.2007 Beiträge: 1

Hallo..
Ich habe Probleme mit einer Physikaufgabe die wie folgt lautet:
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 25 cm zusammen.
Anschließend wird das Trampolintuch mit dem Jungen um weitere 40 cm nach unten ausgelenkt und losgelassen.

a) Welche Richtgröße D hat dieses Trampolin?
b) Wo hat der Junge bei der Aufwärtsbewegung seine größte Geschwindigkeit und wie groß ist sie?
c)Wie groß ist die Geschwindigkeit des Jungen, wenn er die Höhe des entspannten Trampolintuchs erreciht hat?
d) Welche Höhe über dem entspannten Trampolin erreicht der Junge?

Ich habe folgenden Ansatz gefunden:
D=F/s ich habe keine ahnung was nun..wäre sehr nett könnte mir jemand helfen.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5787 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Ich habe mal den identischen Thread unter "sonstiges" gelöscht. Du hättest nicht unbedingt den zweiten hier aufmachen müssen. Wir Mods können Threads in andere Foren verschieben. Es genügt also, einem der Mods eine PN zu schicken oder einfach abzuwarten, weil wir das dann auch machen, wenn uns das auffällt.

Zu Deiner Aufgabe: Ja, die Formel ist schon mal ganz nützlich! Sie ermöglicht die Kraft F auszurechnen, wenn eine Feder um eine bestimmte Strecke s eingedrückt ist. Umgekehrt kannst Du auch die Richtgröße rausfinden, wenn Du die Kraft und die Strecke kennst. Das ist sehr nützlich für Teilaufgabe a).
Wenn der Junge auf der Feder steht, wird diese um s=0,25m eingedrückt. Welche Kraft wirkt denn da, die die Feder um diese Strecke eindrückt und wie kannst Du die ausrechnen? Kannst Du damit schon die a) lösen?

Bei der b): Du weißt ja, dass Beschleunigung und Kraft zusammenhängen. Außerdem weißt Du, dass die resultierende Kraft auf den Jungen sich zusammen setzt aus seiner Gewichtskraft und der Kraft, die die Feder auf ihn ausübt. Die eine drückt ihn nach unten, die andere nach oben. Die Federkraft ist aber um so größer, je weiter die Feder eingedrückt ist (F=D·s), während die Gewichtskraft immer gleich bleibt (auf der Erde, so lange sich seine Masse nicht ändert). Das bedeutet, je weiter die Feder eingedrückt ist, um so stärker ist die Kraft nach oben und der Junge wird eher nach oben beschleunigt. An einem bestimmten Punkt heben sich die Kräfte gegeneinander gerade auf und deshalb wird der Junge auch nicht mehr beschleunigt. Danach ist die Gewichtskraft immer größer als die Federkraft, so dass er wieder nach unten beschleunigt wird, also abgebremst wird. An welcher Stelle hat er dann die größte Geschwindigkeit?

Wenn der Junge noch weitere 0,4m nach unten gedrückt wird, die Feder also um ganze 0,65m eingedrückt ist, steckt in der Feder eine bestimmte Energie. Gleichzeitig ist aber die Lageenergie des Jungen geringer als sie wäre, wenn die Feder nicht eingedrückt wäre. Du kannst die Geschwindigkeit bei b) und die c) mit der Energieerhaltung lösen. Kannst Du mal versuchen, für die verschiedenen Zeitpunkt:

Trampolin/Feder und Junge sind ganz unten bei s=-0,65m
Sie sind an der Stelle mit der maximalen Geschwindigkeit
Die Feder ist gerade nicht mehr eingedrückt, s=0
Der Junge hat den höchsten Punkt erreicht und hat deshalb keine Geschwindigkeit mehr (Totpunkt)

jeweils eine Energiebilanz aufzustellen? Dann hast Du alle Teilaufgaben gelöst! smile

Gruß
Marco