Feder die masse auf schiefer Ebene katapultiert?

Hey ich hab mal wieder Fragen zu einer Physikaufgabe bzw. möchte gerne wissen ob meine Ansätze korrekt sind. Hier die Aufgabe: Bild zu skizze findet ihr weiter unten)

Ein Block der Masse m = 3.2 kg wird auf einer

schiefen Ebene gegen eine Feder der Federkonstante

k = 430 N/m gelegt, die dadurch ein wenig von der mit ?0? bezeichneten Position der unbelasteten Feder zur Position x0 zusammengedrückt

werde (siehe nebenstehende Abbildung).

Die schiefe Ebene ist gegen die Horizontale um

den Winkel ? = 30° geneigt.

Hinweis: Vernachlässigen Sie in dieser Aufgabe

jeweils Reibungseffekte und die Masse der Feder.

a) Berechnen Sie die Strecke von 0 bis x0, um die die Feder durch den Block in Ruhe

zusammengedrückt wird.

b) Die Feder wird nun um ?x = 20 cm zusammengedrückt, wonach der Block losgelassen wird. Wir betrachten das untere bzw. in der Abbildung linke Endes des Blocks.

Berechnen Sie, wie hoch der Block auf der Ebene rutschen wird, bevor er zum Stillstand kommt (Markierung d in der Skizze). Geben Sie den Abstand relativ zu der Position xmin an, bevor der Block losgelassen wird.

c) Welche Geschwindigkeit hat der Block beim Durchgang durch die Ruheposition der

unbelasteten Feder?

d) Zeichnen Sie in ein Weg-Energie-Diagramm qualitativ den Verlauf der Spannenergie der Feder, der potentiellen Energie im Schwerefeld und der kinetischen Energie ein.

Die funktionale Abhängigkeit von der Position auf der Ebene und die Lage von Maxima/Minima sollte dabei erkennbar sein

Hier nun meine Ansätze:

a) die Feder wird durch die Hangabtriebskraft Fha um s in Ruhe zusammengedrückt. Da der Klotz in Ruhe steht muss die Federkraft FF gleich der Hangabtriebskraft sein (

Also habe ich FF = Fha gerechnet

Also k*s =mg*sin(30) und dann nachts jmgestellt, wobei bei mir dann rauskommt: s=0,037m stimmt hier der Ansatz

b)benutzen des Energieerhaltungssatzes Am Anfang steht der Klotz in Ruhe, somit wirkt die pot Federenergie Epotf. Dann wird der Klotz beschleunigt und Epotf wird in Kinetische Energie umgewandelt. Dann kommt der Klotz wieder zum Stehen und Ekin wird in Epot=mgh umgewandelt.

Also : 0,5k*x^2=0.5m*g*h

Und so mit h=0,27m

Dann steht da ja noch, man solle den Absatand relativ zu xmin angeben.

Also habe ich erstmal mit den geometrischen Beziehungen (siehe zweites bild) die Höhe z von xmin ausgerechnet, wobei da rauskommt z=0,17m.

Frage: Wie gebe ich jz letzendlich den Abstand relativ zu xmin an. Also was genau bedeutet das überhaupt?

C)auch hier würde ich iwie versuchen den Energieerhaltungsssatz zu benutzen.Evtl Epotf =Ekin ?

d) hier bin ich absolut überfragt. Ich habe keine Ahnung wie man sowas zeichnen soll. Hier wäre ich super dankbar wenn mir jmd das erklären kann wie das

Bild zu Frage
Schule, Mathematik, Energie, Kraft, Formel, kinetische Energie, Mechanik, Physik, Physiker, physikaufgaben, Energieerhaltung, Physikstudium
Kann mir jemand bei dieser Physikaufgabe helfen?

Hallo Leute,

ich schreibe bald eine Physik-Prüfung in meinem Studium Maschinenbau und komme bei dieser Aufgabe echt nicht weiter.

Sie sitzen schlafend unter einem Sonnenschirm. In der Ferne befindet sich eine grüne Gebirgslandschaft. Auf einem der Hügel befindet sich eine rote Kugel, die von einer gespannten Feder gehalten wird (vgl. Abbildung 1).i Sie wissen, dass die Feder eine Federkonstante von D = 5 N m besitzt. Die Feder ist in der Ausgangssituation um exakt 1 m aus ihrer Ruhelage zusammengedrückt und die Kugel berührt die Kontaktfläche (blau) der Feder. Die Masse der roten Kugel beträgt m = 0, 05 kg. Plötzlich löst sich der Sicherheitsmechanismus der Feder und die gesamte Spannenergie der Feder wird in kinetische Energie der Kugel überführt. Gehen Sie bei der Bearbeitung der nachfolgenden Aufgaben davon aus, dass sich die Kugel reibungsfrei über die Landschaft bewegt. Zudem können Sie bei Ihren Berechnungen von einer Erdbeschleunigung von g = 10 m s 2 ausgehen. Entnehmen Sie alle benötigten Höhen- und Längenangaben aus Abbildung 1. Außerdem dürfen Sie die rote Kugel als punktförmig ansehen und müssen keine Rotationsenergie berücksichtigen.

a) Welche Energie ist in der Feder gespeichert bevor sich der Sicherheitsmechanismus löst?

b) Welche Geschwindigkeit vA besitzt die Kugel im Punkt A direkt nachdem die Beschleunigungsphase durch die Feder abgeschlossen ist?

c) Welche Gesamtenergie besitzt die rote Kugel am Ort A?ii

d) Welche Geschwindigkeit vB erreicht die Kugel am Punkt B? ii

e) Welche Gesamtenergie besitzt die rote Kugel am Punkt C?

f) Welche Geschwindigkeit besitzt die Kugel an Punkt C?ii [2 Punkte] Sie sehen in Abbildung 1, dass sich die Kugel an Punkt C kurz vor einem Abgrund befindet. Gehen Sie bei den nachfolgenden Aufgaben davon aus, dass die Geschwindigkeit der Kugel am Punkt C 7, 2 m s beträgt. Die Kugel verlässt die blaue Rampe und fliegt auf einer Parabelbahn in Richtung Boden.

g) Nach welcher Zeit trifft die Kugel auf dem Boden auf?

h) Wie groß ist der Abstand x? Sind Sie in Ihrem Liegestuhl in Gefahr?

i) Sie wachen vom Luftzug der Kugel auf und ziehen Ihren Fuß zurück, sodass Sie die Kugel nicht abbekommen. Mit welcher Gesamtgeschwindigkeit vges schlägt die Kugel auf dem Boden auf (Punkt D)?

j) Unter welchem Winkel schlägt die Kugel auf dem Boden auf?iii

Kann eventuell jemand helfen? Vorab Danke für jegliche Hilfe. LG

Bild zu Frage
Geschwindigkeit, Energie, Beschleunigung, Formel, Mechanik, Physiker, Energieerhaltung, Impuls
Kinetische Energie im elektrischen Feld?

Eine ruhende Probeladung q_e = 1.6 × 10^−19 As wird in einem homogenen elektrischen Feld E = 10 kV/m von x1 = 0 cm bis x2 = 30 cm beschleunigt. Der Einfluss der Gravitationskraft auf die Probeladung sei zu vernachlässigen. Berechne die potentielle Energie in Startposition, nach 30 % und nach 50 % der maximal hinterlegbaren Strecke. Gib zusätzlich die zugehörige kinetische Energie in jeder Position an. Welcher Zusammenhang lässt sich zwischen potentieller und kinetischer Energie erkennen?

Ansatz: Die Formel für die potenzielle Energie lautet laut Internet:

Q wäre ja -1,6*^10^-19.

E ist gegebn durch 10 kV/m. Die Stammfunktion wäre dann 10 * x kV/m + C.

Was soll man dann für die Integralgrenzen nehmen.

Für den Startpunkt 0 bis 0? Also - (-1,6)*10^-19 * Integral von 0 bis 0 über 10 * x = 0.

Nach 30 %: (-1,6)*10^-19 * Integral von 0 bis 30 über 10 * x = 4,8*10^-17 J.

Nach 50 %: (-1,6)*10^-19 * Integral von 0 bis 50 über 10 * x = 8*10^-17 J.

Kann das sein oder erzähl ich grad' Kakolores? 🙃

Und wie geht das Ganze dann für die kinetische Energie: Es gibt ja den Energieerhaltungssatz: E_kin(x) = E_pot(x_max) - E_pot(x). Jetzt ist der Startpunkt E_pot(x_max) aber 0, weil wir ja bei x1 = 0 starten. Soll man jetzt einfach nach 30 % die 4*8^10-17 J von 0 abziehen oder wie?

Wir haben noch den Hinweis "Verwendet im elektrischen Fall die Formel dW = qE(x)dx wobei E(x) = E = const ist."

Damit hab ich doch die potenzielle Energie ausgerechnet oder? Und die kinetische Energie ist dann einfach 0 - (4,8*^10^-17 J) = - 4,8*10^-1/ J (nach 30 %) oder wie?

Liebe Grüße,

Jens Erdkunde 8.1

Bild zu Frage
Mathematik, Geschwindigkeit, Energie, rechnen, Elektrotechnik, Kinetik, kinetische Energie, Physik, elektrisches Feld, Energieerhaltung
Physikleistungskurs-Aufgabe zum Energieerhaltungssatz (Physik, Schule, Oberstufe, Klausurvorbereitung)?

Frage zu der untenstehenden Aufgabe, wie man diese löst und darunter kommen meine Gedanken zu der Aufgabe (mit denen ich aber nicht richtig weiterkomme).

Ich habe in Physik diese Aufgabe bekommen:

Hakt man eine Kugel an eine entspannte Schraubfeder, die an einem Stativ hängt, und lässt die Kugel los, so zieht sie diese Feder um das Doppelte der Strecke nach unten, die sich ergibt, wenn man die Kugel langsam mit der Hand nach unten führt, bis sie ihre Gleichgewichtslage, an der der Feder hängend, erreicht hat. Zeigen Sie, dass diese Beobachtung mit dem Energieerhaltungssatz übereinstimmt.

Mein Lösungsansatz dafür wäre, dass man erstmal zwei Versuche annimmt, die eine gemeinsame Ausgangslage 0. haben:

0 . Die Feder ist entspannt, und das Massestück ist erstmal noch fest.

  1. Wenn die Kugel mit der Hand nach unten geführt wird, bis sie ihre Gleichgewichtslage, an der Feder hängend, erreicht hat.
  2. Wenn die Kugel einfach so losgelassen wird und die Feder um das Doppelte der Strecke von 1. nach unten gezogen, bis sie auch ihre Gleichgewichtslage erreicht hat.

Mein Gesamtgedanke war, dass die potenzielle Energie von 0. bei 1. in Spannungsenergie und kinetische Energie der Hand umgewandelt wird, bei 2. nur in Spannungsenergie.

Bei 0. wirkt die Gewichtskraft auf das Massestück mit Fg= m*g.
Dabei hängt das Massestück über einer bestimmten Höhe h über dem Nullniveau des Bezugskörper Erde.
Die Federspannkraft bei 0. Fsp ist gleich 0 N, weil die Feder entspannt ist und der Weg der gespannten Feder s=0m ist.
Die Formel für die Federspannkraft ist Fsp= D*s.
Bei beiden Versuchen bleiben die Masse m, die Fallbeschleunigung g und die Federkonstante D gleich. Deswegen ist die Gewichtskraft bei beiden Versuchen gleich. Jedoch ändert sich der Weg s und die Höhe h bei beiden Versuchen und damit auch die Federspannkraft.

Die Spannkraft Fsp wirkt in die gleiche Richtung wie die Gewichtskraft Fg und den Weg s.

Bei 1. wird die Feder nun mit der Hand um die bestimmte Länge s gedehnt, die Höhe h ändert sich, indem h1=h - s. Mit der Hand führt man eine Bewegung aus, weswegen ich meinen würde, dass dort auch irgendwie kinetische Energie ins Spiel kommt?

Bei 2. wird die Feder um den Doppelten Weg s von 1. , also 2*s, gedehnt und die Höhe h ändert sich, indem h2=h - 2*s.

Bei 0. ist keine Spannkraft vorhanden, also auch keine Spannenergie. Es ist aber die Gewichtskraft vorhanden, weswegen es eine potenzielle Energie Epot gibt. Diese ist Epot = m * g * h.
Bei 1., wie auch 2., wird die potenzielle Energie Epot in jeweils unterschiedliche Spannenergie umgewandelt, weil bei 1. und 2. Spannkraft unterschiedliche Fsp vorhanden ist. Diese hängt ausschließlich vom Weg s ab.

Ich würde jetzt davon ausgehen, dass bei 1. der doppelte Weg 2*s durch die Hand und das Massestück vollführt würden (gleichzeitig und deswegen ist das die Hälfte von Weg 2*s in 2.), während bei 2. die Hand wegfällt und somit der Weg s von der Länge her, doppelt so lang ist, wie der in 1. .

Aber jetzt komme ich nicht weiter... Und ich weiß auch nicht, ob ich irgendetwas falsch gemacht habe, aber ich hoffe, ihr könnt mir helfen:D

Energie, Kraft, Formel, Mechanik, Physiker, Energieerhaltung, Kinematik
Anwendung des Energierhaltungssatzes der Mechanik?

Eine Kugel mit der Masse m=2kg fällt aus der Höhe h=20cm auf eine Feder mit D=1,2*10^3 N/m. Um welche Strecke wird die Feder zusammengedrückt.

Das ist die 1. Aufgabe die ich für den Physik Unterricht machen soll, aber nicht vollständig verstehe.

Folgendes habe ich schon selbst herausgefunden:

h=0,5*v^2 /g um mithilfe des Energieerhaltungssatzes die Höhe berechnen zu können. Ekin und Epot gleichsetzen und nach h umstellen. Ich denke mal dass man so anfangen kann. (Die Formel habe ich sogar selbst herausgefunden ohne Google, wenns eins gibt in Mathe und Physik was ich kann dann Formeln umstellen). Muss ich da jetzt die Geschwindigkeit als nächstes berechnen?

Und ich hab eine zweite Aufgabe wo ich auf einem so fetten Schlauch steh wie nie zuvor:

Bei einem LKW versagen beim Bergabfahren die Bremsen. Glücklicherweise gibt es an diesem Gefälle Bremsstercken die von der Straße abbiegen und steil ansteigen. Der Fahrer lenkt deshalb seinen Wagen mit 90km/h auf eine Bremsstrecke, die unter einem Winkel von 14° gegen die waagerechte ansteigt. Wie weit fährt ein LKW die Strecke hinauf wenn 20% seiner ursprüglichen Bewegungsenergie durch Reibung und Luftwiederstand in innere Energie umgesetzt werden.

Bei Aufgabe 1 habe ich ja noch Ideen wie man es machen könnte aber bei der zweiten habe ich absolut keine Ahnung. Ich habe aber eine Skizze. Die hilft mir aber gerade nicht viel.

Könnt ihr mir bitte weiterhelfen?

Bewegung, Geschwindigkeit, Energie, Kraft, Beschleunigung, Formel, kinetische Energie, Mechanik, Physiker, Zeit, Energieerhaltung, Kinematik