Physik Federkonstante Rechung?

1 Antwort

Das ist alles der Energieerhaltungssatz.

a) Potenzielle Energie der Feder (= Spannenergie):
E_spann = 1/2 * D * s^2
s = 0,04 m
E_spann = 1/2 * 3800 N/m * 0,04^2 m^2 = 3,04 Nm

Mit D = F/s kommt man hier nicht weiter. Die zu leistende Arbeit ist gleich der Energie, die anschließend in der Feder steckt:
W_spann = E_spann = 3,04 Nm

b) nun wird die Spannenergie in Lageenergie umgewandelt:
E_pot = m * g * h = E_spann
19 g * 9,91 m/s^2 * h = 3,04 Nm
nach h auflösen:
h = 3,04 Nm / (0,019 kg * 9,91 m/s^2) = 3,04 kg * m^2 / s^2 / (0,186 kg * m /s^2) =
= 16,34 m

c) beim senkrechten Wurf ist die Geschwindigkeit direkt am Abwurf am größten. Die gesamte Spannenergie in kinetische Energie umgewandelt, sobald sich die Feder entspannt hat:
Ekin = m/2 * v^2 = E_spann
0,019 kg * 1/2 * v^2 = 3,04 Nm
nach v auflösen:
v^2 = 2 * 3,04 Nm / 0,019 kg = 320 (kg * m * m) / (kg * s^2) = 320 m^2/s^2
v = 17,89 m/s

d) Nach unten kann man die Federpistole nicht abfeuern, da dabei die Kugel rausrollen würde. Wenn man aber gerade schießt, erhält man einen waagrechten Wurf. Dann überlagert sich die Mündungsgeschwindigkeit von 17,89 m/s mit einem freien Fall. Die Kugel ist dann am schnellsten, wenn sie auf dem Boden auftrifft. Wie lange sie fliegt und welche Gesamtgeschwindigkeit sie dann hat, hängt von der Höhe ab, mit der sie über dem Boden abgefeuert wird.