Energieprinzip anwenden < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Status: |
(Frage) beantwortet  | | Datum: | 20:20 Fr 18.01.2008 | | Autor: | Isaak |
| Aufgabe | Die Feder eines Kugelschreibers hat eine Federkonstante D=2N/cm und eine Masse von 0,25g. Die Feder wird um 2cm zusammengedrückt und dann losgelassen.
a)Wie hoch würde die Feder springen, wenn die gesamte Spannenergie in Lageenergie umgewandelt würde?
Sie erreichen mit dem Fahrrad den Beginn einer Steigungsstrecke von 5%. Ihre Geschwindigkeit beträgt 35km/h. Wie hoch rollen Sie, ohne zu treten, wenn die Reibungsverluste 10% betragen? |
Guten Abend,
ich habe zwei Aufgaben für euch, die ich leider nicht lösen konnte; zu aller erst, die mit der Kugelschreiberfeder.
Dort haben wir in der Schule folgende Formel aufgestellt um die Höhe zu bestimmen;
[mm] h=\bruch{\bruch{1}{2}*\bruch{2N}{cm}*4cm}{0,25g*9,81\bruch{m}{s²}}
[/mm]
leider habe ich nicht mitbekommen, welche Formeln wir dafür benutzt hatten oder welche Annahmen wir getätigt haben, die auf eben diese Formel zurück schließen!
Zur zweiten Aufgabe; Hier bin ich auch ratlos, jedoch denke ich, dass die Formel für die Schiefe Ebene von Nöten ist;
[mm] F_{n}=F_{G}(m*a)*cos\alpha
[/mm]
jedoch weiß ich jetzt nicht wie ich die Geschwindigkeit, v=35km/h sowie den 10% Reibungsverlust einbauen sollte?!
Einer meiner Gedankengänge ginge dahin, die Beschleunigung a durch die 35km/h zu bestimmen aber dann würde immer noch die Berechnung der Masse m fehlen...
Würde mich über eure Hilfe freuen!
mfg isger
|
|
| |
|
Hallo!
Es geht hier ja um Energieerhaltung. Im Prinzip geht es darum, daß du weißt, welche Energie das System vorher hatte, und worin diese Energie umgewandelt wurde.
Die Kugelschreiberfeder speichert Spannenergie:
[mm] E=\frac{1}{2}Ds^2 [/mm] wobei D die Federkonstante und s der Spannweg (2cm) ist.
Beim Loslassen verwandelt sich die Spannenergie zunächst in reine kinetische Energie
[mm] E=\frac{1}{2}mv^2
[/mm]
Du kannst die Geschwindigkeit v ausrechnen, indem du beide Gleichungen gleich setzt. Aber danach ist hier nicht gefragt.
Die kinetische Energie wird in potenzielle Energie umgewandelt: Die Feder wird immer langsamer, fliegt aber immer höher.
Am höchsten Punkt besitzt sie ausschließlich potenzielle Energie
$E=mgh$
Die gesamte Spannenergie ist nun also in pot. Energie übergegangen. Du kannst die erste und dritte Gleichung gleich setzen, und h berechnen.
Bei der zweiten AUfgabe hast du anfangs reine kinetische Energie, die in potenzielle Energie umgewandelt wird. Allerdings nicht ganz, denn 10% der kin. Energie gehen durch Reibung flöten. Bekommst du die Formeln nun selbst aufgestellt?
Wundere dich nicht, daß ein paar Angaben zu viel gemacht wurden, auch scheinen auf den ersten Blick Angaben wie die MAsse zu fehlen. Das ist aber nicht schlimm!
Übrigens, meistens ließt man bei solchen Aufgaben etwas von einer Reibungszahl µ , und muß dann mit Kräften hantieren. Hier gehts aber um ReibungsVERLUSTE, und die sind direkt auf die Energie bezogen.
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 15:46 Sa 19.01.2008 | | Autor: | Isaak |
Hey,
danke für deine schnelle Antwort!
Deine Erklärung zu Nr.1 habe ich im Nachhinein verstanden, jedoch treten Probleme beim Umwandeln der Größen auf.
Dort versuche ich um die Höhe = h auszurechnen, alle Größen auf kg und m umzuwandeln. Dies führt aber zu einem Ergebnis in Metern das mir unlogisch erscheint. Der Fehler liegt wohl an dem falschen Umformen bei [mm] \bruch{2N(kg m/s²}{cm}!
[/mm]
Bei deiner zweiten Erklärung, wurde mir auch sofort klar was du meinst! Leider stört mich die Angabe der Steigung und der fehlenden Masse und daher weiß nicht wie ich die Formeln der kinetischen und potentiellen Energie berechnen oder gleichstellen soll, wenn 2 Werte fehlen, einmal die Masse = m und einmal die Höhe = h.
hoffe du kannst mir weiterhelfen!
mfg isger
|
|
|
| |
|
Hallo!
Ds²=mgh
Bei der ersten gilt [mm] h=\frac{Ds^2}{mg}
[/mm]
Demnach für die Einheiten:
[mm] [h]=\frac{\frac{N}{\red{cm}}cm\red{^2}}{g*(\frac{m}{s^2})}
[/mm]
[mm] [h]=\frac{N*cm}{g*(\frac{m}{s^2})}
[/mm]
Jetzt ist [mm] N=\frac{kg*m}{s^2}
[/mm]
[mm] [h]=\frac{\frac{kg*\red{m}}{\red{s^2}}*cm}{g*\red{(\frac{m}{s^2})}}
[/mm]
[mm] [h]=\frac{kg*cm}{g}
[/mm]
[mm] [h]=\frac{\red{1000*g}*cm}{g}
[/mm]
$[h]=1000*cm=10*m$
Du mußt deinen Zahlenwert also mit 10 multiplizieren, um auf Meter zu kommen.
Zur zweiten Aufgabe: Die Steigung spielt hier keine Rolle! Schreibe einfach kinetische Energie und pot. Energie mal hin. Eine der beiden Energieen mußt du mit einem bestimmten Vorfaktor multiplizieren, damit diese 10% da mit eingehen.
Danach kannst du die beiden Ausdrücke gleichsetzen. Was kannst du mit der Masse nun machen?
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) überfällig  | | Datum: | 13:16 So 20.01.2008 | | Autor: | Isaak |
Hey,
zur 1.Aufgabe habe ich folgendes aufgeschrieben, was rein von der Logik her leider nicht das Ergebnis sein dürfte;
[mm] h=\bruch{\bruch{\underline{1}}{\underline{2}}*1000*2g*2cm}{g}=5*2*2m=20m?!
[/mm]
Die 1/2 aus der Federkonstante hattest du bei deiner letzen Hilfestellung vergessen gehabt!
zur 2.Aufgabe; dort würde ich die Formel für kinetische Engergie = E = 1/2*m*v² multiplizieren mit 0,9 um den 10% Reibungsverlust einzuberechnen.
Die Formelgleichstellung sieht bei mir nun wie folgt aus;
[mm] \bruch{1}{2}*0,9*m*1225km/h(35²km/h)=m*9,81\bruch{m}{s²}*h
[/mm]
[mm] m*551,25km/h=m*9,81\bruch{m}{s²}*h [/mm] | [mm] m*9,81\bruch{m}{s²}
[/mm]
[mm] \bruch{m*551,25km/h}{m*9,81\bruch{m}{s²}}=h
[/mm]
Wie jetzt weiterrechnen bzw. wo habe ich mich verrechnet?!
Danke schon mal für die Antwort!
mfg Isger
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 13:22 Di 22.01.2008 | | Autor: | matux |
$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
|
|
|
|
