Physik Mechanische Arbeit berechnen?
Hallo,
wir haben in der Schule eine Aufgabe bekommen zu der Berechnung Mechanischer Arbeit und ich versteh nicht wie das geht. Also würde ich mich sehr freuen, wenn mir jemand dies erklären könnte. Die Aufgabe lautet:
Eine entspannte Schraubenfeder wird durch die Kraft 8N um 10cm verlängert. Welche Arbeit wird beim spannen verrichtet? In welcher Höhe könnte die so gespannte Feder einen Körper der Masse 0,8 kg heben?
Ich bedanke mich schon mal im Voraus für eine Antwort :)
2 Antworten
Die Aufgabe ist eigentlich etwas unpräzise gestellt.
Denn die nötige Kraft, um diese Arbeit zu verrichten, ist nicht konstant, wie es den Anschein erweckt.
Sondern anfänglich ist sie null, wächst dann proportional zur Auslenkung und wird erst im Maximum (bei 10cm) 8N, also um die Feder auf 10cm Auslenkung zu halten.
Mechanische Arbeit/(Energie) W ist immer Kraft F mal Weg s.
Geometrisch ist F*s eine Fläche (Rechteck!) im Kraft-Weg-Diagramm:
Da die Kraft nicht konstant ist, müsste man die unendlich vielen Rechtecke unter der Geraden ausrechnen:
Zusammen ergeben diese Rechtecke natürlich das orange Dreieck unter der Geraden. Also die Hälfte des gelb-orangenen Rechtecks.
Also die Hälfte von F*s !
Hälfte von 8N * 0.1m = 0.4J
Auch die zweite Frage ist nicht ganz klar (in welcheR Höhe...), ich interpretiere mal:
In welche Höhe könnte man (mit der gespeicherten Energie/Arbeit) 0.8kg anheben?
Dazu brauchst du die Gewichtskraft Fg von 0.8kg, wohl angenommen auf der Erde mit g= ungefähr 10 (9,81).
Fg = m * g , also 0.8kg x 10 = 8N
Auch Hubarbeit ist mechanische Arbeit, also auch hier Kraft mal Weg.
Da gespeicherte Energie gleich der freisetzbaren Arbeit ist, gilt auch hier:
W = F * s
Nun sucht man den ja den Weg, also die Hub-Höhe h oder s:
s = W/F
Oder dann
h = 0.4J / 8 N = 0.05m, also 5cm
Die Formel die du suchst ist: W(Arbeit) = F(Kraft) mal s (Auslebkung aus der Ruhelage in Meter )jetzt einfach einsetzen :)
Flüchtigkeitsfehler. Natürlich W(Verformung)=1/2F*s. Danke fürs Aufmerksam machen. Ich hoffe die Korrektur kommt nicht zu spät. Aber eine andere Antwort hat es ja schon richtig gestellt :)