Feder Sprunghöhe exakt messen?

Hallo liebe Community,

ich habe letztens in Physik die Aufgabe bekommen, die Spannenergie einer Feder (im „Hüpferling“) zu berechnen. Da der Lehrer die Formel für Spannenergie noch nicht durchgenommen hat, soll ich diese anhand der Höhenenergie berechnen. Dafür sollen wir die „Sprunghöhe“ der Feder bestimmen.

Meine Frage ist jetzt: wie kann man diese Sprunghöhe möglichst exakt bestimmen?

Ich habe folgende Materialien zur Verfügung:

Den „Hüpferling“; Lichtschranke mit Timer; Stativmaterial; Messstab (Meterstab); Waage (für Höhenenergie)

Hier ist so ein "Hüpferling" dargestellt:

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Danke schon im Voraus!

Answer 1

[daniel9656]

Hallo,

am besten geht das über die Formel s=1/2gt^2, wobei s die Strecke in m, g die erdbeschleunigung und t^2 die Zeit ist.

Über die Lichtschranke, die direkt über dem Kopf des Hüpferlings platziert wird, kann die Zeit ermittelt werden, die vergeht, während der Hüpferling in der Luft ist. Um nun die Höhe zu ermitteln teil man die gemessene Zeit durch zwei, da die eine Hälfte der Zeit zum aufsteigen und die andere Hälfte der Zeit für den freien Fall drauf ging.

Daraus ergibt sich die Formel für die Höhe:

s=1/2*g*(t/2)^2

Der Wert von s kann dann wiederum für die Höhenenergie verwendet werden, sodass folgende Formel aufgestellt werden kann:

E=m*g*s

Der Wert der Höhenenergie entspricht dem Wert der Spannungsenergie, wenn man davon ausgeht, dass die gesamte Spannungsenergie in Höhenenergie umgewandelt wird.