Physik Hooksches Gesetz Frage?
Könnt ihr mir bitte Aufgabe 4 a und b erklären, denn ich verstehe es leider nicht.
4 Antworten
Das Gummiseil ist 6m lang.
Mit einer Person, die 70 kg Masse hat (Umrechnung in Gewicht mittels Beschleunigung g) zieht s sich auf 9 m, wird also 3 m länger.
Gummikonstante = Gewicht des Menschen / 3 m
Dann hast du Kraft/Meter, oder der Kehrwert davon, dann hast du Meter/Kraft.
Wenn die Person ins Gummiseil springt und es dadurch auf 16 m dehnt, also Längenzunahme 10 m, dann zieht natürlich (Hookesches Gesetz) die 10m/3m größere Kraft am Seilende (und natürlich in anderer Richtung auch an der Person) als bei deren Gewicht allein.
Ist nun Alles klar?
Bei a) berechnest du die Federkonstante, also wieviel Kraft dazu benötigt wird, das Seil um einen Meter zu dehnen.
Dann kannst Du doch leicht ausrechnen, welche Kraft dazu benötigt wird das Seil um 10 m zu deghnen (10 mal so viel wie für die Dehung um 1 m).
Das ist doch jetzt wirklich nicht schwierg.
Hallo Neviol,
das HOOKEsche Gesetz (kurz: [HOOKE]) ist eigentlich kein Naturgesetz im strengen Sinne. Ein solches ist eine grundlegende Beziehung zwischen physikalischen Größen*).
[HOOKE] ist zwar auch eine Beziehung zwischen physikalischen Größen (Kraftbetrag F und Dehnung s=ΔL einer Feder), aber nicht grundlegend, denn sie gilt näherungsweise in Spezialfällen und in begrenztem Wertebereich.
Man sollte besser von einer HOOKEschen Feder sprechen, also etwas, das die Eigenschaft hat, sich proportional zu einer einwirkenden Kraft zu dehnen, d.h., dass es eine Federkonstante D mit
(1) F = D∙ΔL
überhaupt gibt. Die Aufgabensteller behaupten, dass das Gummiseil über einen weiten Bereich (mindestens 6-16m) eine HOOKEsche Feder ist, und wollen D wissen.
Der Kraftbetrag F ergibt sich aus der Masse m der Person P und dem - offenbar als bekannt vorausgesetzten - Betrag der Fallbeschleunigung nahe der Erdoberfläche
(2) F₁ = m∙g = 686,7N
Die dehnt das Seil um
(3) ΔL₁ = L₁ − L₀ = 9m − 6m = 3m.
Daraus ergibt sich nach (1)
(4) D = F₁/ΔL₁ = F₁/ΔL₁ = 228,9N/m.
Das ist die Antwort auf a). Wohl bemerkt, bei dieser Dehnung übt das Seil ebenfalls die Kraft F₁ aus, natürlich nach oben. Die Kraftsumme ist also 0.
Die auf b) ergibt sich daraus, dass P ins Seil springt. P wird dabei durch die Gravitation beschleunigt. Die Spannung des Seils verringert durch seine Gegenkraft diese Beschleunigung; bei L₁ erreicht diese den Wert 0 und wirkt dann immer stärker nach oben.
Bei L₂=16m schließlich erreicht die Geschwindigkeit laut Aufgabenstellung den Betrag 0. Die Kraftsumme ist hier
(5.1) F₂ − F₁ = D∙(L₂ − L₁) = 1602,3N,
die Kraft des Seils allein ist natürlich
(5.2) F₂ = D·(L₂ − L₀) = 2289N.
Wenn ich mich nicht verrechnet habe.
________
*) So etwas wie „F› = m∙a›“ (F› Kraft, m Masse, a› Beschleunigung; das '›' deutet an, dass Kraft und Beschleunigung Größen mit Richtung sind).
Du brauchst nur eine Formel. Die kennst du sicher schon.
Nun noch umformen, wie man es eben braucht und schon ist die gesamte Schulphysik abgearbeitet.
Die gesamte Schulphysik ist ein Schema:
-Magische Formel lernen
-Umstellen nach einer Größe
-Einsetzen
Meine alten Mitschüler hatten damit auch immer Probleme und ich kapier bis heute nicht was daran so schwierig ist.
hookesches gesetz F=kx, x=9m, wie kriegst du wohl F raus?
Bei b) wird F gesucht und man hat m und s. Und wie rechnet man jetzt F aus?