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kreis
Anmeldungsdatum: 27.04.2014
Beiträge: 93
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 kreis Verfasst am: 29. Apr 2014 21:44 Titel: Eine Feder und ein Gewicht |
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Frage:
Es handelt sich um eine Masse  die aus einer Höhe  auf eine Feder mit der Federkonstante  fällt. Die Frage ist wie weit wird die Feder am Ende zusammengedrückt?
Meine Idee:
Wenn die Masse auf die Feder trifft, kommt sie mit Impuls aufgrund der Gravitation an, sodass sie diesen Impuls der Feder überträgt. Wo es Impuls gibt, gibt es auch eine Kraft, das heißt, die Masse übt eine Kraft auf die Feder aus.
Um den Impuls zu berechnen, habe ich zuerst die Ankuftsgeschwindigkeit berechnet.
 
= \frac{1}{2}gt^{2}=0,4m)
 
 
Dann kommt der Impuls:
Und jetzt habe ich irgendwie einen Hänger. Wenn ich denn Impuls zeitlich ableite um die Kraft auszurechnen und die dann mit der Federkraft der Feder, die eine Reaktion auf den Stoß ist, gleichsetzen will, dann habe ich auf einmal die Beschleunigung stehen. Aber mich interresiert ja die gerade berechnete Geschwindigkeit... 
Zuletzt bearbeitet von kreis am 30. Apr 2014 10:04, insgesamt einmal bearbeitet |
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw
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| planck1858 Verfasst am: 29. Apr 2014 21:54 Titel: |
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Hi,
warum verwendest du nicht den Energieerhaltungssatz.
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Die Naturwissenschaft braucht der Mensch zum Erkennen, den Glauben zum Handeln. (Max Planck)
"I had a slogan. The vacum is empty. It weighs nothing because there's nothing there. (Richard Feynman) |
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Jayk
Anmeldungsdatum: 22.08.2008
Beiträge: 1450
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| Jayk Verfasst am: 29. Apr 2014 21:58 Titel: |
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Energieerhaltung halte ich auch für am sinnvollsten. Allerdings ist es auch suboptimal, erst die Geschwindigkeit zu berechnen. = \frac{1}{2} k s^2) , das ist direkt eine quadratische Gleichung in s. |
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kreis
Anmeldungsdatum: 27.04.2014
Beiträge: 93
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| kreis Verfasst am: 29. Apr 2014 22:05 Titel: |
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| planck1858 hat Folgendes geschrieben: | Hi,
warum verwendest du nicht den Energieerhaltungssatz.
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Ok. - Muss dann  ? |
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Jayk
Anmeldungsdatum: 22.08.2008
Beiträge: 1450
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| Jayk Verfasst am: 29. Apr 2014 22:13 Titel: |
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Was genau ist eigentlich die Problemstellung?
Sorry, dass ich jetzt erst frage, aber mir ist gerade eingefallen, dass eigentlich die Kugel nicht zum Stillstand kommen, sondern eine Schwingung ausführen wird. Ist nach dem Endzustand gefragt, so ist das natürlich nicht der unterste Punkt, den man mit Energieerhaltung berechnet, sondern die Gleichgewichtslage, wobei dann entsprechende Reibungsverluste inbegriffen sind. |
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kreis
Anmeldungsdatum: 27.04.2014
Beiträge: 93
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| kreis Verfasst am: 29. Apr 2014 22:16 Titel: |
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| Jayk hat Folgendes geschrieben: | Was genau ist eigentlich die Problemstellung?
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Zitat: "Ein Block der Masse m=20kg fällt aus einer Höhe h=40cm auf eine Feder mit der Fedekonstante k=1962N/m. Wie weit ist die Feder am Ende zusammengedrückt?" Zitat Ende.
Ich behaupte mal, dass von Schwingungen abzusehen ist, da wir sie noch nicht behandelt haben. War mir aber auch schon aufgefallen... 
Reibungen sind auch zu vernachlässigen. |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 30. Apr 2014 00:11 Titel: |
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| kreis hat Folgendes geschrieben: | | Die Frage ist wie weit wird die Feder am Ende zusammengedrückt? |
Die Frage, wonach eigentlich gefragt ist, reduziert sich auf die Interpretation des Begriffes "am Ende". Wenn man das wörtlich nimmt, ist nach dem Kräftegleichgewicht nach Abschluss aller Schwingungs- und sonstiger Vorgänge gefragt. Wenn allerdings - abweichend nach der hier vorgestellten Aufgabenstellung - nach der maximalen Auslenkung gefragt ist, dann ist der Energieerhaltungssatz anzuwenden.
Deshalb Frage an den Threadersteller: Wie lautet die Aufgabenstellung im originalen Wortlaut? |
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kreis
Anmeldungsdatum: 27.04.2014
Beiträge: 93
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| kreis Verfasst am: 30. Apr 2014 00:53 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | kreis hat Folgendes geschrieben: | | Die Frage ist wie weit wird die Feder am Ende zusammengedrückt? |
(...)
Deshalb Frage an den Threadersteller: Wie lautet die Aufgabenstellung im originalen Wortlaut? |
Sie lautet wie folgt: "Ein Block der Masse m=20kg fällt aus einer Höhe h=40cm auf eine Feder mit der Fedekonstante k=1962N/m. Wie weit ist die Feder am Ende zusammengedrückt?" |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 30. Apr 2014 09:20 Titel: |
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Wie gesagt, wenn man diese Formulierung ernst nimmt, dann ist nach dem Kräftegleichgewicht gefragt, und der Federweg ist laut Hooke'schem Gesetz
Ich vermute allerdings, dass die Aufgabenstellung so nicht gemeint ist, sondern dass eigentlich nach dem maximalen Federweg gefragt ist. Dafür ist der Energieerhaltungssatz anzuwenden
=\frac{1}{2}\cdot k\cdot s_{max}^2)
und nach smax aufzulösen. |
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kreis
Anmeldungsdatum: 27.04.2014
Beiträge: 93
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| kreis Verfasst am: 30. Apr 2014 09:56 Titel: |
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Ist dann die Geschwindigkeit mit der die Masse ankommt irrelevant? |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 30. Apr 2014 10:40 Titel: |
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| kreis hat Folgendes geschrieben: | | Ist dann die Geschwindigkeit mit der die Masse ankommt irrelevant? |
In diesem Zusammenhang ja. Du könntest sie zwar bestimmen, aber wozu solltest Du das tun wollen? Die anfängliche potentielle Energie wird zunächst in kinetische und dann in Federspannenergie umgewandelt. Der Energieerhaltungssatz besagt, dass die Energie in allen drei Formen dieselbe ist. Also lässt sich der Federweg auch direkt aus der ersten Energieform bestimmen. |
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kreis
Anmeldungsdatum: 27.04.2014
Beiträge: 93
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| kreis Verfasst am: 30. Apr 2014 18:40 Titel: |
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| Zitat: | (...)Dafür ist der Energieerhaltungssatz anzuwenden
und nach smax aufzulösen |
Gut dann mache ich das so, aber bevor ich etwas anwende, muss ich wissen wie mann darauf kommt. Wie ist diese Formel zu interpretieren? |
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kingcools
Anmeldungsdatum: 16.01.2011
Beiträge: 700
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| kingcools Verfasst am: 30. Apr 2014 18:47 Titel: |
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mgh ^= Potentielle Energie vom Ausgangsort zur Entspannungslage der Feder
m*g*s_max ^= Zusätzliche potentieller Energie im eingedrückten Zustand der Feder
0.5*k*(s_max)^2 = Potentielle Energie die in der Feder gespeichert wird im eingedrückten Zustand.
Bei s_max ist v gerade = 0. Daher auch keine kinetische Energie. |
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kreis
Anmeldungsdatum: 27.04.2014
Beiträge: 93
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| kreis Verfasst am: 30. Apr 2014 19:02 Titel: |
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Ok. - Das heißt:  ?  |
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kingcools
Anmeldungsdatum: 16.01.2011
Beiträge: 700
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| kingcools Verfasst am: 30. Apr 2014 19:56 Titel: |
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E_pot am Anfang = E_pot am Ende (beide male ruht der Körper) |
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kreis
Anmeldungsdatum: 27.04.2014
Beiträge: 93
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| kreis Verfasst am: 30. Apr 2014 21:13 Titel: |
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Okey! Danke sehr.  |
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