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Physik Test "Die 2."

Bruder*chorge / 9 Antworten / Baumansicht Nickles

Hallo

Ich habe ja vor ein paar tagen ein Thread über meinen Physik Test
gestartet, mein Ergebnis waren 80 N/m für die zu erechndende
Federkonsante, das richtige wäre jedoch 40 N/m gewesen.

Masse des gewichts auf der Feder : 400 g
Strecke der Federspannung : 10 cm
Federkonstante war zu errechen !

Meine Formeln : E(potentiell)=m*g*h
E(kinetisch) =1/2*D*s²

Das ineinander einegstetz ergab eine federkonstante
von 80 N/m. Das richtige Ergebnis wird jedoch so berechnet:

Formel : F=-D/s
F=m*g

Mit den formeln kommt 40 N/m raus.

Nun ist meine Frage, wieso ist mein ergebnis mit den richtigen Formeln falsch ???

MfG Daniel

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xafford Bruder*chorge „Physik Test "Die 2."“
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naja, will ja nicht klugscheisse, aber die anwort stet schon hier. ;o)
das ganze ist ein statisches problem und kein dynamisches. die kraft einer feder ist abhängig von der stauchung und nicht konstant, deswegen ist der ansatz falsch. du betrachtest das system in ruhelage und dann hast du eben statische kräft und es folgt:
mKugel x g - DFeder x s = 0
oder
mKugel x g = DFeder x s
0.4 x 9,81=D x 0.1
=> D=(0.4 x 9.81)/0.1 = 39,24

Pauschalurteile sind immer falsch!!!
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Bruder*chorge xafford „naja, will ja nicht klugscheisse, aber die anwort stet schon hier. o das ganze...“
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Ja das ist kalr, aber WARUM ist mein Ansatz falsch,
das ist die Frage !

MfG Daniel

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Teletom Bruder*chorge „Ja das ist kalr, aber WARUM ist mein Ansatz falsch, das ist die Frage ! MfG Daniel“
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Deine Formel geht vom Energieerhaltungssatz aus:
Da Wpot=m*g*h und Wspann=½D*s² ist und im ruhenden Zustand
Wpot=Wspann ist, kann man D ermitteln, wenn u.a. h bekannt ist.

h war aber nicht gegeben.

Darum ist es einfacher vom Kräftegleichgewicht auszugehen:
G=Fspann
m*g=D*s
D=m*g/s
D=39,24 N/m

h nur spaßeshalber errechnet:
h=½*D*s²/(m*g)
h=0,05 m

Schönen Gruß ;oÞ
Teletom

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Bruder*chorge Teletom „Deine Formel geht vom Energieerhaltungssatz aus: Da Wpot m g h und Wspann ½D...“
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Hallo

Aber h ist doch gegeben, nämlich die 10 cm um die die Feder
gespannt wird.

Aber WARUM ist meines denn falsch ?

MfG Daniel

PS Du bist noch nicht lange VIP oder ?

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Teletom Bruder*chorge „Hallo Aber h ist doch gegeben, nämlich die 10 cm um die die Feder gespannt...“
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Eben nicht, h kann man ausrechnen und ist nach Deiner Formel 0,05 m.

h...Höhe
s...Weg = Längenänderung der Feder

Alles klar? Ich denke schon.

Gruß
Teletom

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Bruder*chorge Teletom „Eben nicht, h kann man ausrechnen und ist nach Deiner Formel 0,05 m. h...Höhe...“
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Ja, dann sehe ich das alles soweit ein, aber nach meiner Aufgabe
ist ja keine Strecke 5 cm lang. Die Feder wird zwar 10 cm gespannt,
aber das ist doch gleichzeitig die Höhenänderung des Gewichts.
Mein Ergebnis ist ja falsch weil ich mit der doppelten Höhe also
10 cm gerechent habe. Aber kannst du mir dann sagen wie ich mir das vorstellen muss, das die Feder um 10 cm gespannt wird und die
Höhenänderung des Gewichts nur 5 cm betragen ?

MfG Daniel

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xafford Bruder*chorge „Ja, dann sehe ich das alles soweit ein, aber nach meiner Aufgabe ist ja keine...“
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hm...ich merke gerade, daß Technische Mechanik bei mir schon lange vorbei sind, sonst wär es mir gleich aufgefallen. du kannst das ganze auch über die formänderungsarbeit berechnen, so wie du es gemacht hast, aber dann mußt du eines berücksichtigen:
die äußere arbeit muß gleich der inneren arbeit sein und die äußere arbeit ist das integral der kraft über den weg, die die kugel zur veränderung der form der feder über den weg aufbringt. so weit so gut, nur ist die kraft die die kugel auf die feder ausübt leider nicht konstant. die kugel hat zwar die gewichtskraft m x g, dies ist abe rnciht die kraft, die die formänderung über den weg bewirkt, diese ist nämlich abhängig von der kraft, die die feder auf die kugel ausübt und wächst somit auch linear von 0 bis 8 N. somit mußt du als äußere arbeit (energie das integral der anwachsenden kraft über den weg rechnen, somit ist:
1/2 x m x g x s = 1/2 x D x s²
und dann kommen die knapp 40Nm raus.
jaja..ich sollte mal wieder statik büffeln ;o)

Pauschalurteile sind immer falsch!!!
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Teletom xafford „hm...ich merke gerade, daß Technische Mechanik bei mir schon lange vorbei sind,...“
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Sorry, hab im Moment wenig Zeit und kann hier nicht sehr häufig in Erscheinung treten.

Integral von G=m*g über den Weg ist gleich Wpot=m*g*h+CONST.
Integral von Fspann=D*s über den Weg ist gleich Wspann=½*D*s²+CONSTS.

Nehmermalan, dass CONSTS=0 ist.

Dann gilt:
m*g*h+CONST=½*D*s²
h ist also nur 0,05 m, wenn CONST=0 ist.

Ist aber vollkommenn egal, wie groß h ist, da h, wie Du sehr richtig dargestellt hast, die Höhe ist und die ist ja relativ.

0,05 m Höhe auf dem Mount Everest ist eben unterschiedlich zu 0,05 m Höhe an der Nordseeküste.

Deshalb ist der Ansatz mit dem Energieerhaltungssatz zwar richtig, aber wie so häufig im Leben ist die Kräftegleichgewichtsformel
1. einfacher
UND
2. führt diese Kräftegleichgewichtsformel zu einem relative-Höhe-unabhängigen und somit richtigem Ergebnis.

Fazit: Nimm
m*g=D*s
zur Berechnung der Federspannkonstanten D, das hat auch ein Mister Robert Hooke erkannt.

Gruß
Teletom

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xafford Teletom „Sorry, hab im Moment wenig Zeit und kann hier nicht sehr häufig in Erscheinung...“
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sorry, aber herr hook hat das hook´sche gesetz postuliert...das was du anführst ist statik, dafür sind hauptsächlich archimedes und newton zuständig im bereich der 1. ordnung.
;o)

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