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Schreibt eure Formeln hier im Board am besten mit Latex!
So gehts:
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[quote="as_string"]Ich glaube aber, dass sein eigentliches Problem ist, dass in der Ruhelage ja eigentlich die Feder schon gespannt ist und das Gewicht sich auch auf einer bestimmten Höhe befindet, die nicht unbedingt mit "0" bezeichnet werden müsste. Das stimmt zwar, aber man kann bei der Energie eine beliebige Konstante dazu addieren (oder abziehen), ohne dass sich physikalisch etwas ändert, so lange man das dann aber konsequent immer gleich macht. Eigentlich könntest Du ja den Koordinatenursprung in die Ruhelage legen. Da ist die Feder aber schon vorgespannt mit: [latex]s_0 = \frac{mg}{D}[/latex] Dann wäre die Gesamtenergie: [latex]E = \frac 1 2 D\left(s_0-h\right)^2 + mgh + \frac 1 2 mv^2[/latex] Wenn Du hier die Binomische Formel bei der Federenergie anwendest, hast Du: [latex]\frac 1 2 Ds_0^2- Ds_0h + \frac 1 2 Dh^2 + mgh + \frac 1 2 mv^2[/latex] Da jetzt s0 von oben einsetzen ergibt: [latex]\frac{m^2g^2}{D}-mgh + \frac 1 2 Dh^2 + mgh + \frac 1 2 m v^2 = \frac{m^2g^2}{D} + \frac 1 2 Dh^2+ \frac 1 2 m v^2[/latex] Die beiden mgh heben sich also durch die Wahl des Koordinatenursprungs schon gegenseitig weg. Bleibt nur noch der erste Summand. Aber das ist eine Konstante und Konstanten kannst Du ja bei der Energie einfach abziehen und es passt immer noch alles. Also: Bei einem senkrechten Federpendel, wo die Masse auf der Feder liegt oder an ihr hängt, kannst Du für die gesamte potentielle Energie einfach nur die Formel für die Federenergie nehmen und die Energie im homogenen Gravitationsfeld vergessen. (Auch die Feder-Spann-Energie ist eine potentielle Energieform, alles wozu es keine Geschwindigkeit bedarf, also alles außer kinetischer Energie ist potentielle). Aber wichtig ist halt, dass der Ursprung dann in der Ruheposition sein muss. Gruß Marco[/quote]
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miauzgenau
Verfasst am: 31. Jan 2017 21:02
Titel:
Vielen Dank euch beiden für eure Antworten.
Den Ansatz, dass die Feder in der Ruhelage schon ausgelenkt ist, habe ich mir auch gedacht und hätte für s0 die Auslenkung der Feder in Ruhelage (mg=Ds) plus die 20cm die er beim überfahren der Bordsteinkante, genommen.
Dies hätte ich dann dank deiner Erklärung gleichgesetzt mit Ws (für die Federenergie die er bei der Ruhelage hätte), Wkin und Wpot (die Höhe wären die 20cm die er zusätzlich überfährt.
Ws0 = Ws1 + Wkin + Wpot
Habe ich das richtig verstanden?
Nochmals, vielen lieben Dank für eure Hilfe, sofern ich die Klausur bestehe, lasse ich euch ein Bier zukommen
as_string
Verfasst am: 31. Jan 2017 16:49
Titel:
Ich glaube aber, dass sein eigentliches Problem ist, dass in der Ruhelage ja eigentlich die Feder schon gespannt ist und das Gewicht sich auch auf einer bestimmten Höhe befindet, die nicht unbedingt mit "0" bezeichnet werden müsste.
Das stimmt zwar, aber man kann bei der Energie eine beliebige Konstante dazu addieren (oder abziehen), ohne dass sich physikalisch etwas ändert, so lange man das dann aber konsequent immer gleich macht.
Eigentlich könntest Du ja den Koordinatenursprung in die Ruhelage legen. Da ist die Feder aber schon vorgespannt mit:
Dann wäre die Gesamtenergie:
Wenn Du hier die Binomische Formel bei der Federenergie anwendest, hast Du:
Da jetzt s0 von oben einsetzen ergibt:
Die beiden mgh heben sich also durch die Wahl des Koordinatenursprungs schon gegenseitig weg.
Bleibt nur noch der erste Summand. Aber das ist eine Konstante und Konstanten kannst Du ja bei der Energie einfach abziehen und es passt immer noch alles.
Also: Bei einem senkrechten Federpendel, wo die Masse auf der Feder liegt oder an ihr hängt, kannst Du für die gesamte potentielle Energie einfach nur die Formel für die Federenergie nehmen und die Energie im homogenen Gravitationsfeld vergessen. (Auch die Feder-Spann-Energie ist eine potentielle Energieform, alles wozu es keine Geschwindigkeit bedarf, also alles außer kinetischer Energie ist potentielle).
Aber wichtig ist halt, dass der Ursprung dann in der Ruheposition sein muss.
Gruß
Marco
GvC
Verfasst am: 31. Jan 2017 16:33
Titel:
miauzgenau hat Folgendes geschrieben:
Ich glaube das was du da erklärt hast, ist schwingungslehre aber wir sollen das mit den EES lösen :/
Na gut. Ist genauso einfach:
Wenn Du das mit dem Ergebnis aus der "Schwingungslehre" vergleichst, erkennst Du, dass das (natürlich) genau dasselbe ist, wobei
und
miauzgenau
Verfasst am: 31. Jan 2017 15:43
Titel:
Vielen Dank für deine Antwort,
Ich glaube das was du da erklärt hast, ist schwingungslehre aber wir sollen das mit den EES lösen :/
GvC
Verfasst am: 31. Jan 2017 12:22
Titel:
Betrachte die Auslenkung der Federn bei stillstehendem Fahrzeug als Ruhelage. Dann wird die sich ergebende Schwingung bei plötzlicher Auslenkung um A (Schwingungsamplitude) beschrieben durch
Die Geschwindigkeit ist die Ableitung des Weges nach der Zeit
der Betrag davon
Der Betrag der Geschwindigkeit ist dann maximal, wenn der Sinus maximal ist, also bei
. Daraus folgt
miauzgenauuu
Verfasst am: 31. Jan 2017 01:45
Titel: Energie / max. Geschwindigkeit / Federauslenkung
Meine Frage:
Die Federn eines Fahrzeugs (m = 1000 kg) haben zusammen eine Federkonstante von D = 5x10^4 N/m. Die Federung soll gegenüber dem Zustand bei ruhig stehendem Fahrzeug plötzlich um s? = 20 cm zusammen gedrückt werden (Überfahren einer Fahrbahnkante). Wie groß ist die größte Vertikalgeschwindigkeit, die beim Wieder-Ausfedern des Fahrzeugs auftritt (ohne Dämpfung)?
Meine Ideen:
Mein Ansatz war es, die Federauslenkung zu berechnen im Stillstand mithilfe von Fs (D*s) = Fg (m*g). Danach hätte ich zu dieser Auslenkung die 20cm zusätzlich addiert und aus dieser berechneten Auslenkung den EES angewandt. Aber ich bin mir sehr unsicher, da wir zuvor auch einige Aufgaben hatten, wo man aufpassen musste bis zu welchem Punkt die Feder beschleunigt sich entspannt und wann die Beschleunigung gleich 0 ist (Fs=Fg) etc.
Ich bin ziemlich verwirrt und würde mich über eine ausführliche Erklärung sehr freuen ihr Lieben