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Elastische Energie - Federenergie

  1. Arbeit$ =$Kraft$ \cdot{}$Weg

    Man kann einem System Arbeit zuführen und dadurch seine kinetische oder potenzielle Energie, seine Wärmeenergie, etc. erhöhen.

    \includegraphics{abb/abb-physics_fed1.eps}

  2. Die Kraft der Feder ist proportional zur Dehnung (Hooksches Gesetz):

    $\displaystyle F=D\cdot{}s$

    \includegraphics{abb/abb-physics_fed2.eps}
    $ s_2=2\cdot{}s_1$
    $ s_3=3\cdot{}s_1$

    \includegraphics{abb/abb-physics_fed3.eps}

    Fläche$ =\frac{1}{2}\cdot{}F\cdot{}s=\frac{1}{2}\cdot{}\left(D\cdot{}s\right)\cdot{}s=\frac{1}{2}\cdot{}D\cdot{}s^2$

1. Extemporale aus der Physik (Gruppe B)

  1. Edmund spritzt mit dem Wasserschlauch senkrecht in die Höhe. Er schätzt, dass das Wasser bis in $ 5,50m$ Höhe spritzt. Welche kinetische Energie hat der Wassertropfen $ m=1g$ nach dem Verlassen der Spritzdüse?

    $ W_{pot}_{oben}=m\cdot{}g\cdot{}h=1g\cdot{}9,81\frac{N}{kg}\cdot{}5,50m=0,001\cdot{}9,81\cdot{}5,50Nm=0,053J$

  2. Mit einer um $ 5cm$ zusammengepressten Schraubenfeder der Federhärte $ D=5\frac{N}{cm}$ wird eine Murmel der Masse $ 5g$ auf einer Fahrbahn nach oben geschossen. Welche Energien sind im Spiel, wie werden sie nacheinander ineinander umgewandelt und wie hoch steigt die Murmel beim ersten Mal?

    \begin{tabular}{rcl}
$W_{el}$\ & $=$\ & $W_{pot}$\ \\
$\frac{1}{2}\cdot{}D\cd...
...h$\ \\
$1274cm$\ & $=$\ & $h$\ \\
$12,74m$\ & $=$\ & $h$\ \\
\end{tabular}

    Abschuss
    Beim Abschuss beträgt die kinetische Energie $ W_{kin}=m\cdot{}g\cdot{}h=0,62J$.

    Gewinnen an Höhe
    Während die Kugel an Höhe gewinnt, wird ihre kinetische Energie in potenzielle umgewandelt.

    Maximale Höhe
    Bei $ 12,74m$ Höhe beträgt die elastische und die kinetische Energie 0, die potenzielle Energie dagen erreicht ihr Maximum von $ 0,62J$.


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2003-03-30