Wie rechnet man Federkonstante hier?

bitte mit rechenweg , thema = Arbeit, Lestung, Energie:)

Answer 1

[Rammstein53]

Der Gleiter wird nach dem Loslassen des Gewichts beschleunigt, bis er auf dem Boden aufschlägt. Danach bewegt er sich bis zur Feder gleichförmig weiter um dann auf den 4,0 cm Bremsweg auf Null abgebremst zu werden. Bei diesem Abbremsvorgang wird die kinetische Energie des Gleiters in Federspannenergie umgewandelt.

Ekin = Espann

m(Gleiter) * 0.5 * v² = D * 0.5 * S(Feder)

Nach D auflösen:

D = m(Gleiter)* 0.5 * v² * 1/S(Feder)

m(Gleiter) = 0.2 kg

S(Feder) = 0,04 m

Fehlt noch v, mit der der Gleiter auf die Feder kracht

F = m*a

a = F/m

a = (m(Gewicht) * g) / (m(Gewicht) + m(Gleiter))

Aus v = a*t folgt

v = (m(Gewicht) * g) / (m(Gewicht) + m(Gleiter))*t

Wegen h = a*1/2*t² gilt t² = 2h/a

v² = (m(Gewicht)² * g²) / (m(Gewicht) + m(Gleiter))² * 2h/a

a wieder einsetzen:

v² = (m(Gewicht)² * g²) / (m(Gewicht) + m(Gleiter)) * 2h/(m(Gewicht)*g

Kürzen:

v² = 2*h*m(Gewicht) * g / (m(Gewicht) + m(Gleiter))

Alles einsetzen:

D = (0.2 kg * 2 * 0.7 m * 0.01 kg * 9.81 m /s²)/(0.04² * (0.2 kg + 0.01kg))

D = 81.75 N/m