Kann mir jemand diese Physik Aufgabe erklären (nur einen Tipp etc.)?
Ich weis nicht genau wie ich das berechnen kann/soll und da würde mir eine kleine Hilfestellung sehr weiterhelfen.
Danke im Voraus!
3 Antworten
siehe Physik-Formelbuch,was man privat in jedem Buchladen bekommt.
Federkraft Ff=D*s
Federspannarbeit Wf=1/2*D*s²
s=6,3 cm=0,063 m
D=4,8 N/m
Ff=4,8 N/m*0,063 m=0,33024 N (Newton)
Wf=1/2*4,8 N/m*(0,063 m)²=9,525.*10^(-3) Nm=0,009525 Nm
1 Nm=1 J (Joule)
1000 Nm=1000 J=1 kJ (Kilojoule)
b) Gleichgewichtsbedingung:Die Summe aller Kräfte in eine Richtung sind zu jedem Zeitpunkt gleich NULL.
Merke:Eien Masse m verharrt in ihrem Bewegungszustand,so lange keine äußere Kraft auf sie einwirkt.Wirkt eine äußere Kraft auf die Masse m ein,so reagiert diese mit einer gleichgroßen Gegenkraft F=m*a (Trägheitskraft).
Gleichgewichtsbedingen bei´m ausgelenkten Federpendel
F+Ff=0
F=m*a Trägheitskraft
Ff=D*s Federkraft
m*a+D*s=0 dividiert durch m
a+D/m*s=0
a=Beschleunigung → a=dv/dt=V´(t)=S´´(t) ist die 2.te Ableitung des Weges S(t)=.. nach der Zeit t
wir haben hier die Differentialgleichung (Dgl) vorliegen
s´´+c*s=0
in der Literatur findet man s´´+wo²*s=0
hier wo²=D/m → wo=Wurzel(D/m)
Die allgemeine Lösung dieser Dgl ist S(t)=C1*sin(w*t)+C2*cos(w*t)
aus der Mathematik y=f(x)=sin(x) und y=f(x)=cos(x) sind harmonische Schwingungen
c) Wird das Federpendel losgelassen,so wird die Federspannarbeit Wf in kinetische Energie (Bewegungsenergie) umgewandelt.
Energieerhaltungssatz → Energie geht nicht verloren
Wf=Ekin
1/2*D*s²=1/2*m*v²
D*s²/m=v²
Betrag v=Wurzel(D*s²/m)=Wurzel(4,8 N/m*(0,063 m)²/0,1 kg)=0,436..m/s
Hinweis:Es gibt nur die 2 einfachen Schwingungsgleichungen in der Mathematik
1) f(x)=a*sin(w*x+b)+c
2) f(x)=a*cos(w*x+b)+c
für die freie gedämpfte Schwingung gibt es noch die allgemeine Lösung
S(t)=e^(-b*t)*A*sin(wd*t+b)
Federkonstante 4,8 N/m heißt: man braucht 4,8 N um die Feder 1m auseinander zu ziehen. Für weniger Entfernung entsprechend weniger Kraft
F = -D·s
W = 1/2 D s²
W kin und W pot gleichsetzen