Physik : Energieumwandlungen

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  • Physik : Energieumwandlungen

    Hi Leute ich habe da mal eine Frage bezüglich Energieumwandlung ...

    Folgende Sachen sind gegeben :

    g=9,81 m/s² , m=200g , s1=1cm und s2=10cm

    Aufgabe1) Eine Kugel der Masse 200g wird auf eine senkrecht montierte Feder geledgt , die dadurch um 1 cm nach unten gedrückt wird. Anschließend wird diese Feder zusammen mit der Kugel um weitere 9cm nach unten gedrückt , um danach losgelassen zu werden. Daraufhin schnellt sie zusammen mit der Kugel nach oben , die Kugel verlässt die Feder und steigt auf.

    a) Es sollen die Federkonstante und die Spannarbeit berechnet werden - beim Auflegen der Kugel sowie bei weiteren Spannen auf die Endlage !

    Ich habe hier die beiden Federkonstanten ausgerechnet... zu 1cm und bei 10cm ebenso daraufhin habe ich die Spannarbeit für beide Punkte errechnet. meine Frage ist ob für D(Federkonstante)1=196200 und für D2=19620 rauskommt und für die Wspan1 = 9,81 und für Wspan2=98.1 rauskommt.

    Diese Rechnungen sollten eigentlich richtig sein aber jetzt fangen die Teile an womit ich Probleme hab.
    Folgendes:

    b) Es soll die Abschussgeschwindigkeit berechnet werden! (Mit welcher Formel kann ich diese berechnen!?)
    c) Es soll die maximale Steighöhe der Kugel bestimmt werden ! (Selbes problem wie berechne ich diese?)
    d)In einem Diagramm sollen die Graphen W(s) für alle Werte von Wspan der Feder und Wkin der Kugel auf der gemeinsam durchlaufenden Strecke des Entspannungsweges zusammengetragen werden! Kann man daraus auf die Abhängigkeit der von der Kugel an den einzelnen Positionen des Entspannungsweges erreichten Geschwindigkeit rückschließen?

    Bei d weiss ich nun leider gar nicht weiter ^^

    Ich hoffe ihr könnt euch einmal dem Problem annehmen und mir da witerhelfen!
    Danke im Vorraus
  • b)
    de.wikipedia.org/wiki/Potentielle_Energie
    ganz unten potentielle energie einer feder

    zum zeitpunkt an dem du die kugel mit der feder nach unten gezogen hast, und die da festhälst
    hast du nur die potentielle energie der feder + die potentielle energie der gravitation an der position

    so, dann wenn man luftreibung vernachlässigt, gilt energieerhaltung, d.h. zum zeitpunkt an dem die kugel die federaufhängung verlässt besitzt sie kinetische energie, in der steckt der gesuchte geschwindigkeitsterm, und etwas mehr potentielle energie des gravitationsfeldes (ist ja nen stück nach oben gekommen)

    sofern du die restlichen variablen alle hast, und einsetzen kannst, kannste damit die endgeschwindigkeit bestimmen

    c)
    wenn du die geschwindigkeit mit der die kugel die feder verlässt hast, und die dortige position, dann haste ja noch durch die gravitation eine beschleunigung in die entgegengesetzte richtung, also ne abbremsung
    s''=a
    =>
    v=s'=at+v0
    würde das mal mit der formel versuchen, v soll 0 sein, denn dann steht die kugel still, a ist die -9,81 m/s² t willste wissen, v0 haste in b ausgerechnet
    dann vielleicht noch
    =>
    s=1/2 at²+v0t +s0
    t haste oben ausgerechnet, den rest haste auch, s ausrechnen

    d)
    hm, weiß jetzt grad auch nicht so genau, wie das aussieht
    aber W ist erstmal arbeit
    nach de.wikipedia.org/wiki/Arbeit_(Physik) ist arbeit= das wegintegral über die kraft
    für spannarbeit, was du ja auch brauchst, steht was unter beispiele, vielleicht bringt dir das was weiter
    sonst, ka
    LOOOOK! WHAT A BEAUTIFUL SNAKE!!!!!!
  • zu a)
    Also dass du 2 Federkonstanten fuer eine einzelne Feder herausbekommst, halte ich schon mal.. fuer falsch..

    Die Federkonstante von dieser Feder kannst du mithilfe des Hookeschen Gesetzes F = Ds und dem Wert s=1cm=0.01m* und F=mg=0.2kg * g errechnen
    => D = 196.2 kg/s²

    :kiss: pass auf die Einheiten auf! Wenn du einfach irgendwelche Formeln anwenden willst, solltest du schon darauf achten, dass du wenigstens Basiseinheiten hast!

    Die Spannarbeit von einer Feder berechnet sich (afaik) mit E_pot = 0.5 D s²
    -> E_pot(s:=0.01m) = 0.00981 Nm
    -> E_pot(s:=0.1m) = 0.981 Nm

    ------------------------------

    b) Hier kannst du annehmen, dass die komplette potentielle Federspannenergie in kinetische Energie der Kugel umgewandelt wird.
    Die berechnet sich mit der Formel E_kin = 0.5 mv²
    => v = sqrt(2 E_kin/m) = sqrt(9.81) m/s = 3.1320... m/s
    "sqrt()" steht dabei fuer "die Wurzel aus ()"

    c) Die Federspannenergie, die grad in kinetische Energie umgewandelt wurde, wird beim Hochfliegen der Kugel zu potentieller Energie umgewandelt - und die berechnet sich mit E_pot = mgh
    => h = E_pot/(mg) = 0.5 m

    Die Kugel fliegt also bzgl. der Hoehe der nichteingedrueckten Feder einen halben Meter hoch.

    d) mh.. auf Diagramme hab ich grad kein Bock sry [die sind nur so bloed zu erklaeren - und zum erstellen hab ich grad auch kein Bock..]

    fu_mo

    Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von fu_mo ()

  • oh danke danke ihr beiden für eure hilfe :) damit werde ich keine schwierigkeiten haben die Probleme zu lösen :)...allerdings fu_mo falls du mal Zeit und Lust hast wäre toll wenn du mir bezüglich der Diagramme helfen könntest...da das die einzige Sache ist bei der ich nicht so ganz durchblicke ^^

    bezülich zu a wollte ich noch was fragen...ich kann doch aber 2 Konstanten errechnen... die in der die Kugel nur aufliegt also s=1cm ist und nach dem "herunterdrücken" der kugel also bis s=10cm oder nicht?

    Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von Bliizzz ()