Die fliegende Feder, Physik Federkonstante?
Keine große Geschichte mein Enkel braucht Hilfe in Physik:
Aufg. Nr. 5 Die fliegende Feder Eine Feder mit einer Federkonstante von D = 25 N/m, und eine Länge im entspannten Zustand von 5cm mit einem Federmasse von mFed = 50g wird um 8cm nach unten ausgelenkt und dann ausgelöst. Sie bewegt sich direkt nach oben und hackt dann aus.
a) Welche Energie ist in der gespannten Feder gespeichert?
b) Welche maximale Höhe erreicht die Feder nach dem Auslösen?
c) Wann erreicht die Feder diese maximale Höhe?
Bin leider wieder raus aus meiner Lehrerzeit, kann mir da einer der hellen Köpfe hier helfen?
1 Antwort
Die Spannenergie ist 1/2 mal D mal dem Quadrat der Auslenkung.
https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/spannenergie
Die maximale Höhe, die die Feder erreicht, ist die, bei der ihre potentielle Energie gleich groß ist wie die Spannenergie, die sie vor dem Abflug hatte. Das ist so wegen des Prinzips der Energieerhaltung. Die potentielle Energie ist die Masse mal die Schwerebeschleunigung g mal die Höhe.
https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/potentielle-energie
Die Zeit, nach der die Feder beim Wurf nach oben die maximale Höhe erreicht, ist genau gleich wie die, die sie im Freien Fall aus derselben Höhe bräuchte, um unten anzukommen. Das ist √(2 h / g), also die Wurzel aus 2 mal die Höhe durch die Schwerebeschleunigung.
https://www.leifiphysik.de/mechanik/freier-fall-senkrechter-wurf/grundwissen/freier-fall