Kann jemand helfen - Physik?

Hallo allerseits,

kann mir jemand bei folgender Aufgabe helfen?

Ich würde mich wirklich über Hilfe von euch freuen! Ihr seid die besten!

Viele Grüße & schönen Abend

Answer 1

[mihisu]

a)

Nach dem hookeschen Gesetz:

$F=D\cdot \Delta L=D\cdot \left(L-L_0\right)=900\,\frac{\text{N}}{\text{m}}\cdot \left(0\text{,}25\,\text{m}-0\text{,}2\,\text{m}\right)=45\,\text{N}$

Siehe auch: https://de.wikipedia.org/wiki/Federkonstante#Definition

b)

$W=\frac{1}{2}\cdot D\cdot s^2=\frac{1}{2}\cdot D\cdot \left(L-L_0\right)^2$

$=\frac{1}{2}\cdot 900\,\frac{\text{N}}{\text{m}}\cdot \left(0\text{,}25\,\text{m}-0\text{,}2\,\text{m}\right)^2=1\text{,}125\,\text{J}\approx 1\,\text{J}$

Siehe auch: https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/spannenergie

c)

0,1 m ist doppelt so viel wie 0,25 m - 0,2 m = 0,05 m. Da die Spannarbeit quadratisch von der Längenänderung abhängt, wird das 2²-fache an Arbeit benötigt, also das 4-fache an Arbeit benötigt.

Ansonsten könnte man auch konkret rechnen...

$W_{\text{neu}}=\frac{1}{2}\cdot D\cdot s_{\text{neu}}^2=\frac{1}{2}\cdot 900\,\frac{\text{N}}{\text{m}}\cdot \left(0\text{,}1\,\text{m}\right)^2=4\text{,}5\,\text{J}$

... und dann feststellen, das 4,5 J das 4-fache von 1,125 J ist.

d)

Es wird genau so viel Kraft bzw. Arbeit benötigt, wie in den Teilaufgaben a) bzw. b) berechnet worden ist. Die Längenänderung (gegenüber der Länge im entspannten Zustand) ist relevant. Jedoch ist nicht relevant, in welche Richtung die Längenänderung erfolgt, also ob die Feder gestreckt oder gestaucht wird. (Zumindest, solange genügend Platz vorhanden ist. Sonst würde sich die Federkonstante quasi schlagartig ändern, sobald die Feder an ihre Grenze kommt, wenn die Windungen der Feder aufeinandertreffen.)

Comments

[gelbepelmeni]

Vielen herzlichen Dank! Scheint auch alles zu stimmen! Nur eine Frage zu Aufgabenteil a) : Meine Musterlösung behauptet, dass D = 16 N/cm ist. Sind die 45 M von dir dennoch korrekt? Die Joule in Teil b) scheinen aber zu stimmen.

[gelbepelmeni]

@gelbepelmeni

Upps! Ich habe mich verguckt. Du hast völlig Recht. Entschuldige bitte die Verwirrung.

Viele Grüße