Physik - notwendige Arbeit W berechnen bei Dehnung einer Feder?
Hallo !
Naja, die Frage steht bereits oben im Titel.
Hier die Aufgabenstellung :
Die Federkonstante einer Feder beträgt D=20N/cm. Die entspannte Feder wird von x=0cm in einer Zeit t von 2,00s auf x=10cm verlängert!
Welche Arbeit W ist hierfür notwendig?
a) 0,0216J
b)0,49J
c)2,16J
d)216J
e) 437J
Vorgegangen bin ich wie folgt:
W=1/2*D*s²
Da die Ergebnisse in Joule angegeben sind habe ich zunächst die cm in m umgeformt und anschließend alles ausgerechnet.
W=1/2*2000N/m*0,1m² = 10J
Naja, das hilft mir nicht wirklich weiter. Zusätzlich habe ich es noch mit einem online-rechner versucht (https://www.vcalc.com/wiki/vCalc/Work+Done+on+Spring)
Gleiches Ergebnis, jedoch keines der angegebenen Ergebnisse.
Vielleicht habe ich die Falsche Formel? Hoffentlich kann mir einer von euch ja weiter Helfen ::)
Danke im Voraus !
3 Antworten
Kleine Ergänzung: Die Klammern sind wichtig: W=1 / 2 * 2000 N/m * ( 0,1m ) ² = 10J . Dein Ergebnis ist richtig.
Folglich liegt der Fehler in der Aufgabenstellung. Multiple-Choice ist sehr ungewöhnlich in der Physik.
Auch eine Umrechnung der Einheiten bringt nichts: Foot pound, cal, Wattstunde, ... - die Werte passen nicht.
Meine Theorie: Der Professor hat ein Trauma bzgl. §216 (Tötung auf Verlangen).
Ich sehe es genauso wie du. Wo kommt denn die Aufgabe her?
Das ist tatsächlich aus einer Altklausur meines Physikprofessors. Demnach war ich recht verwirrt, dass ich auf kein eindeutiges Ergebnis komme.
D=20N/cm = 20 * 100N/(100cm) = 2000N/m
Außerdem musst du die Zeit beachten. Man muss also Beschleunigungsarbeit leisten, denn die beschleunigte Feder würde ein Stück über die Auslenkung von 0,1m hinausschießen.
Deshalb tipp ich auf d) 216 N.
Die Arbeit, die du in das Beschleunigen steckst, bekommst du wieder heraus, wenn die Feder abgebremst wird. Da auch die Masse der Feder nicht angegeben ist, ist die Angabe der Zeit nur zur Verwirrung hilfreich. Die Grundformel lautet: W = F * s, also Arbeit ist Kraft mal Weg. Die Zeit spielt dabei keine Rolle, denn die braucht man nur für die Leistung.
Dankeschön für die Hilfe!
Aber ist der Einfluss der Beschleunigungsarbeit so massiv, dass ich von 10J auf 216J komme oder hast du dich einfach an der nächst höheren Antwort orientiert ? Eine Differenz von 206J scheint für mich etwas sehr extrem zu sein