Masse fällt auf eine Feder, Wie weit wird sie maximal zusammengedrückt?

Sehr geehrte Community,

Ich bin mir bei dieser Aufgabe nicht sicher, da ein Mitschüler ein anderes Ergebnis hat als ich.

M = 20 kg, Abstand von der Masse zur Feder = h = 0,4m

Federkonstante k = 1960 N/m

Also ich habe ca. 0.28299 m raus, aber der Mitschüler hat 0.4m raus und ich finde die Abweichung schon ziemlich groß.

Ich habe zuerst mit der Weg-Zeit- Formel berechnet, wie lange die Masse benötigt, bis sie zur Feder kommt. t_1 = 0.286 s

Danach habe ich die Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt berechnet. v(t_1) = -2.807 m/s

Nun habe ich mit der Energieerhaltung begründet, E_kin beträgt zu dem Zeitpunkt t_1 78,792 J.

Bei der maximalen Stauchung der Feder gilt:

1/2 m * v^2 = 1/2kx_1^2

das habe ich nach x_1 umgeformt und habe halt 0.28299 m raus

Bitte erklärt mir was ich falsch gemacht habe oder ob mein Ergebnis doch richtig ist.

Danke im Vorraus

unknowned :)

4 Antworten

lks72

Nutzer, der sehr aktiv auf gutefrage ist

im Thema Physik

19.11.2017, 18:00

Dein Mitschüler hat Recht.
Du musst zwei Energiemengen berücksichtigen , die kinetische Energie 1/2 mv² und die potentielle Energie des Körpers mit m•g•x, wobei x die Strecke ist, die die Feder gestaucht wird und damit auch der Körper noch zusätzlich potentielle Energie an die Feder abgibt. Damit hast du die Gleichung
1/2mv² + mgx = 1/2Dx² . Dies ist eine quadratische Gleichung für x und gibt mit pq Formel
x = mg/D + √(m² • g² / D² + mv² / D)
und hier kommt wirklich x = 0,4m raus.

phen123

19.11.2017, 17:36

mgh=1/2Dx²

x = Wurzel aus 2mgh/D = Wurzel aus 20 kg *9,81 N/kg*0,4 m/1960 N/m = 0,20 m

unknowned

Beitragsersteller

19.11.2017, 17:44

Sehr geehrter phen,

Ich erhalte immer noch 0,28299m raus :/

dennoch danke für deine Hilfe

unknowned :)

phen123

19.11.2017, 17:51

@unknowned

Dein Ergebnis ist richtig. Ich hab vergessen mit 2 malzunehmen. :)

phen123

19.11.2017, 17:37

E(pot) = E(Sp)

phen123

19.11.2017, 17:48

Dein Ansatz ist auch nicht verkehrt.

Du könntest die Zeit mit h= 1/2gt² berechnen

v=g*t in E(kin) =1/2mv² einsetzen und E(kin) =E(Sp) rechnen.

Dann kommt das gleiche Ergebnis heraus

phen123

19.11.2017, 17:40

Einfach Energieerhaltungssatz. Deine potentielle Energie wird in Spannenergie umgewandelt.

Ähnliche Beiträge

Wie berechnet man die maximale Dehnung?

Hallo Leute,

ich habe eine Frage zu einer Aufgabe:

Ein Zirkusclown springt aus 3m Höhe auf ein Trampolin

a) Bestimme die Geschwindigkeit, mit der der Clown auf dem Trampolin ankommt.

b) Das Trampolin verhält sich wie eine große Feder mit D=50 N/cm. Berechne die maximale Dehnung des Trampolins nach unten.

a) Wpot=Wkin

m*g*h=m*v²/2

10m/s²*3m=v²/2  | *2
60m²/s²=v²  | sqrt
7,75m/s=v

Die Lösung habe ich raus.

b) Wie kommt man auf die maximale Dehnung? Sie wird durch mg=Ds bestimmt, oder? Aber hier fehlt die Masse der Person!

Ich hoffe ihr könnt mir helfen

...zum Beitrag

Mit Masse, Federhärte und Federstauchung, maximale Flughöhe berechnen?

Bin am verzweifeln...

Masse = 100g

D = 150 N/m

s = 3cm. also die Strecke von der Feder

Ja und wir müssen die maximale Flughöhe berechnen, wenn das Objekt gerade mach oben fliegt.

Bitte helft mir 🙏

...zum Beitrag

An eine Feder mit D=100 N/m...?

Hallo ich bräuchte bitte mal Hilfe bei einer Physik Aufgabe:

An eine Feder mit D=100 N/m wird eine Masse von m=3kg gehängt und damit die Feder um 50cm verlängert. Das Massestück wird nun losgelassen.

a) Berechne die Geschwindigkeit des Massestücks, wenn es von der Feder um 10cm hochgezogen wurde.

Das habe ich schon ausgerechnet. Da kommt bei mir v=3,67km/h raus.

b) Berechne die Höhe, in der das Massestück vorübergehend zur Ruhe kommt.

Da ist ja v=0 und somit auch die Kinetische Energie=0. Aber weiter komme ich da nicht.

Vielen Dank schon mal für die Antwort :)

...zum Beitrag

Wie kommt man von F=D(y1+y2) auf einmal zu 1/D=1/D1+1/D2?

Die Aufgabe lautet :

Ermitteln Sie die Periodendauer, wenn bei gleicher Masse m zwei Federn mit den Konstanten D1 und D2 aneinander gehängt werden. (Berechnen Die zuerst die Federkonstante der Kombination).

Die eigentliche Frage lautet warum D jetzt über den Kehrwert berechnet wir mit : D=1/(1/D1)+(1/D2)

Vielen Dank im Voraus!!!

...zum Beitrag

Wie berechnet man die Federkonstante ohne s?

Eine Schraubenfeder hängt von der Decke. Sie hängen ein Gewicht der Masse m = 100 g daran und lassen es los: Das Gewicht an der Feder beginnt zu schwingen mit einer Frequenz von 1 Hz (Schwingungsdauer T = 1 s).

F kann ich ja berechnen aber s? Wie weit schwingt die Masse nach unten?

...zum Beitrag

Physik harmonische Schwingung?

Ein Körper mit der Masse M hängt an einer Feder mit der Federkonstanten c = 400 N/m. Der Körper führt nun Schwingungen um die Ruhelage aus. Zu einem Zeit-punkt t0 werden die folgenden Werte gemessen:

Ort x = 0,1 m (bezogen auf die Ruhelage)

Geschwindigkeit v = -13,6 m/s

Beschleunigung a = -123,0 m/s²

Berechnen Sie:

a) die Frequenz der Schwingung und die Schwingungsdauer,

b) die Masse m des Körpers und

c) die Amplitude der Schwingung.

d) Bestimmen Sie den Zeitpunkt t0, wenn die Zeitmessung bei der maximalen Auslenkung begann.

Ich habe 0,1 m als Amplitude genommen. Dann habe ich F_Feder=-cy=-4000,1=-40. Darüber habe dann m=0,325 kg berechnet. Dadurch konnte ich omega=35,08 und T=0,18 bzw. f=1/0,18 berechnen. Stimmt das?

...zum Beitrag

Wie hoch fliegt eine Kugel durch ihren Impuls?

Hallo, ich habe eine gespannte Feder, auf der eine Kugel liegt. Die Feder wird losgelassen und beschleunigt die Kugel senkrecht nach Oben. Nachdem die Feder vollkommen entspannt ist hat die Kugel die geschwindigkeit v und wird weiter nach oben geschleudert. Wie hoch fliegt die Kugel maximal? Wie berechnet man das? Ich habe ansonsten noch die Masse der Kugel gegeben.

Vielen Dank schonmal im Voraus

...zum Beitrag

Physik Reibung Schiefe Ebene Federkonstante?

Ich hab folgende Aufgabe:

Eine Kugel mit Masse m = 1.0 kg rollt aus einer Höhe h = 1 m eine schiefe Ebene mit einem Winkel von α = 30° herunter (siehe Abbildung 4). Dabei tritt eine Rollreibung μ = 0.04 auf.

Kurz nach Ende der schiefen Ebene staucht die Kugel eine entspannte Feder. Vernachlässigen Sie im Folgenden die Ausdehnung der Kugel.

(a) Die Feder wird um 4.0 cm zusammengestaucht. Bestimmen Sie die Federhärte der Feder.

Ich weiß nicht für was ich die Höhe brauche? Vllt ist Sie auch für eine spätere Aufgabe oder um mich zu verwirren.^^

Jedenfalls stimmt mein Ergebnis von 117,72N/m nicht (hab im Bild nur N und nicht N/m geschrieben). Kann wer helfen? Danke

*D ist die Federkonstante

...zum Beitrag

Satellit Umlaufzeit berechnen?

Die Entfernung vom Mond zum Mittelpunkt der Erde variiert zwischen 363,300 km und 405,500 km, die Umlaufperiode beträgt 27,322 Tage. Ein Satellit umrundet die Erde mit einer Entfernung zur Erdoberfläche von 225km - 710 km. Der durchschnittliche Erddurchmesser beträgt 12,756 km. Was ist die erwartete Periodendauer T für den Satelliten?

Die Antwort sollte T≈1,6h sein, doch wie berechne ich es?

Ich weiss das 3. Kepler Gesetz heißt T ist proportional zu a^(3/2). a ist soweit ich weiss der größte Durchmesser der elipsen (oder Radien).

Also müsste doch eigentlich folgendes gelten:

T_2*a_2^(3/2) = T_1*a_1^(3/2)

oder?

Auf jeden Fall kommt wenn ich es nach T_1 umforme ein total falsches Ergebnis raus :(

...zum Beitrag

de BROGLIE-Wellenlänge: Welche Wellenlänge besitzt das Elektron mit der kinetischen Energie E_kin = 54 eV?

Guten Abend liebe Physiker in der Community,

ich habe versucht, die Wellenlänge eines Elektrons mit der kinetischen Energie E_kin = 54 eV u bestimmen. Dazu sind mir drei verschiedene Ansätze eingefallen, die alle zu anderen Ergebnissen führen und die ich deshalb hier zur Diskussion stellen möchte:

Ich möchte gerne zu jedem Ansatz eine Begründung haben, warum genau dieses Ergebnis richtig bzw. falsch ist. Meine bisherigen Gedanken:

Ansatz 1: Macht durchaus Sinn, jedoch gilt diese Formel normalerweise für Photonen, die eine viel geringere Masse haben, und daher vermutlich eine höhere Frequenz brauchen, um die gleiche kinetische Energie wie ein Elektron mit niedrigerer Frequenz zu haben.

Ansatz 2: Ich sehe zwar keinen Fehler in der grundlegenden Überlegung, aber es ist ziemlich sinnfrei, dass die kinetische Energie nicht mit in die Rechnung einbezogen wird.

Ansatz 3: Macht meiner Meinung nach am meisten Sinn, da hier auch die Masse des Elektrons mit einbezogen wird.

Am liebsten wären mir wie gesagt antworten, die jeden Ansatz mit Erklärung als richtig bzw. falsch bezeichnen, also nicht nur "... ist richtig."

Vielen Dank, ein schönes Wochenende und Grüße

carbonpilot01

...zum Beitrag

Wie berechnet man diese Aufgabe zur Gewichtskraft?

Hey, wir schreiben morgen eine Klassenarbeit zu Gewichtskraft, und ich habe das Thema eigentlich verstanden, nur diese Aufgabe bekomme ich einfach nicht hin, und ich weiß, dass sie in der Klassenarbeit drankommt...

Körper 1 mit Masse 350 g zieht an Feder (0,5 N/cm). Berechne die Verlängerung dieser Feder.

Kann mir jemand helfen? Am besten mir rechenweg...

Danke🦋

...zum Beitrag

Ferderkatapult?

Könnte mir bitte jemand bei dieser Aufgabe helfen. Bei mir ist da komplette Leere im Kopf.

Danke im Voraus!

Eine gespannte Feder (Auslenkung s, Federkonstante k) dient als Katapult, um eine Masse m in horizontaler Richtung zu beschleunigen. Die Masse gleitet dann reibungsfrei im Erdschwerefeld eine schiefe Ebene hinauf, bis sie sich in einer Höhe h wieder horizontal bewegt und schlieÿlich auf eine weitere Feder (gleiche Federkonstante k) trit. Die zweite Feder bremst die Bewegung ab und wird dabei um eine maximale Strecke s/2 ausgelenkt.

a) In welcher Höhe h befindet sich die zweite Feder? b) Berechnen Sie h für das Zahlenbeispiel m = 0, 2 kg, s = 10 cm, k = 200 N/m. c) Das Katapult wird nun mit einer Anfangsauslenkung 3,2 s stärker gespannt. Dadurch vergrößert sich die Auslenkung der zweiten Feder auf einen Wert α s. Berechnen Sie die Zahl α (Alpha).

...zum Beitrag

Impulserhaltungssatz und Federkonstante?

Hallo, kann mir jemand mit dieser Aufgabe helfen. In der Schule haben wir gerade mit dem Impuls angefangen. Jedoch haben wir nicht gesehen, was der Impuls mit der Federkonstante zu tun hat. Daher verstehe Ich den Sinn der Aufgabe nicht wirklich. Ich kann es mir bildlich vorstellen, jedoch hab ich keine Ahnung, wie Ich es berechnen kann.

Danke im Vorfeld

Ein Körper der Masse m1 ruht auf einer horizontalen Oberfläche und hängt an einer Feder der Federkonstanten k, welche sich in der Gleichgewichtslage befindet. Eine Kugel der Masse m2 wird mit der Geschwindigkeit v in den Körper geschossen und bleibt in ihm stecken. Bestimme die maximale Auslenkung der Feder aus dem Gleichgewicht. Die Bewegung auf der Unterlage sei reibungsfrei.

...zum Beitrag

Dämpfung Schwingung Feder?

Federn und Stoßdämpfer eines kleinen LKWs werden so berechnet, dass sich die Karosserie bei voller Zuladung (Masse m) um eine vorgegebene Strecke s senkt und dass die Räder (Radmasse m_R) bei Stößen im aperiodischen Grenzfall schwingen.

Es soll vorausgesetzt werden, dass alle vier Räder gleich belastet sind und jedes Rad einzeln gefedert und gedämpft ist.

Wie groß müssen die Federkonstante k einer Feder und die Reibungskonstante r eines Stoßdämpfers sein?

m = 1,8 t
m_R = 40 kg
s = 100 mm

...zum Beitrag

Was möchtest Du wissen?

Deinen Beitrag erstellen