Hausaufgabe in Physik

[Cathi]

Hallo,
brauche bei einer Hausaufgabe etwas Hilfe da ich nicht verstehe wie mein Lehrer es immer schafft auf die Ergebnisse zu kommen, ja es ist nicht meine Stärke^^

Zur Aufgabe:
Ein Körper der Masse 2kg wird gegen eine Feder gedrückt. Die Federkonstante "D" beträgt 500 Newton/m. Die Feder wird dabei um 20 cm gestraucht. Die Feder stoße den Körper zunächst auf eine Horizontale reibungsfreie Fläche entlang und anschließend eine reibungsfreie schiefe Ebene hinauf. Der Neigungswinkel beträgt 45°.
Frage: Welche Höhe "h" wird der Körper erreichen und welche Strecke "s" hat er auf der schiefen Ebene zurückgelegt.

Es wäre wirklich lieb wen mir jemand die Rechnung der einzelnen Schritte zeigen könnte und wie er darauf kommt.
Gruß

[YoshiGreen]

Da wird bestimmt noch jemand kommen der viel mehr Ahnung hat aber nach 2 Stunden biete ich dir mal eine Idee an.

1. Bestimmt welche Energie in der Feder gespeichert wird. (Dafür hast du die Masse, die Konstante und die Auslenkung der Feder (20cm).

Die Feder überträgt nun diese Energie auf den Körper der sich reibungsfrei bewegt. Das bedeutet, die Energie wirst erst am Begin der Schräge in Arbeit umgewandelt (der Körper bewegt sich gegen die Erdanziehung).

2. Bestimme wie hoch der Körper kommt bei gegenber Energie W. (GIbt's sicher ne nette Formel, ich hab grad keine Idee. Eventuell Gravitationsgesetzt mit dem Anteil über die Schräge.... hier verlässt mich mein Wissen.)

3. Hast du die Höhe ist die Strecke auf der Schräge leicht zu bestimmen. Dreiecke und trigonometrische Funktionen sind dein Freund. Das ist wirklich so simpel, da kommst du bestimmt drauf ;)

[Cathi]

danke, das ist schonmal gut.
Mit diesen schritten kann ich zumindesten etwas anfangen ;)

[YoshiGreen]

Scheen :) Generell als Tip hab ich gemerkt, wenn du wegen Hausaufgaben oder auch allgemein was fragst einfach ein paar Gedanken dazu posten. Selbst wenn du gar keine Idee hast kannst du ja einfach mal rumspinnen was du vielleicht tun würdest. Das zeigt du hast dir Gedanken gemacht und erhöht die Antwortchancen ;)

[Schattenläufer]

Ein paar Tipps noch:
1. Die Energie, die in der Feder gespeichert wird beim Zusammendrücken, hat nichts mit der Masse des Körpers zu tun. Ist ja klar, denn das einzige was zählt ist die Kraft, die ausgeübt wird. Schau mal, welche Formeln für Federn du also finden kannst.
2. Es handelt sich um eine ganz einfache Energiebilanz. Energie bleibt erhalten, das heißt sämtliche Energie, die mithilfe der Feder auf den Körper übertragen wurde, muss am Ende noch in irgendeiner Form da sein.
3. Am Fuße der Schräge hat der Körper eine bestimmte Energie. Welche ist das, und in welche andere Form von Energie wird sie beim Erklimmen der Schräge umgewandelt? Spielt der Winkel der Schräge dabei überhaupt eine Rolle?
4. Löse das hier nicht mit Formeln für Kraft oder Beschleunigung. Das geht, ist aber kompliziert.

Und schreib mal, was du rauskriegst. :)
(Dabei ist die Höhe interessant. Die Strecke ist trivial, da es sich um einen einfachen Pythagoras handelt.)

[Cathi]

Ich habe es mal versucht aber an dem ganzen Formeln chaos bleib ich immer stecken.
Ich versuche dabei eure tips zu berücksichtigen :/

Für die Federkonstante habe ich W=1/2*D*s² oder auch D=F/s wobei F ja die Kraft und kann sich (soweit ich in errinerung habe^^) auch aus F=m*g oder F=m*a berechnen lassen.
F=1kg.m/s² = 1 Newton

Das Problem ist dabei das sowohl der Winkel da irgend ne wichtige Rolle spielt und unser Lehrer meint das wir die ganzen abgeleiteten Formeln benutzen müssen.
Spielt Epot oder Ekin hier jetzt auch eine wichtige Rolle bei der Berechnung?

s= 72,1cm und h= 51cm

[Wedan]

Ich habe mich mal an der Aufgabe versucht, da ich die von dir angegebenen Resultate erhalte denke ich dass meine Überlegungen stimmen, falls nicht lasse ich mich jedoch gerne verbessern. ;) Außerdem hatte ich Physik immer auf Französisch, sodass es bei Fach-spezifischen Begriffen Probleme geben könnte.^^

YoshiGreens Ansätze sind so weit ich urteilen kann korrekt:
-erst rechnest du die Energie welche die gestauchte Feder beinhaltet (ich nehme an die meinst du mit Epot?)

-da die Reibung keine Rolle spielt wird die totale Energie auf die Kugel übertragen.

-du solltest eine Formel kennen, mit welcher du die benötigte Arbeit um einen Gegenstand um eine Höhe h zu heben/senken rechnen kannst, diese Arbeit wird von der am Anfang errechneten Energie geleistet, aus dieser Formel kannst du dann die Höhe ziehen.

-wenn du die Höhe erstmal hast kannst du die Strecke leicht errechnen (Trigonometrie!)


Wenn diese Anhaltspunkte nicht reichen, dann hier nochmal die Lösung mit Formeln, versuchs aber besser erstmal nur mit der Wegbeschreibung:

-"Stauchdistanz": x=20cm=0,2m! (Umwandlung in S.I.-Einheit ist wichtig)
Energie der Feder: E=1/2*D*x^2

-Arbeit um die Kugel um h zu heben: W=m*g*h --> h=W/(g*m)

-sin(45)=h/s --> s=h/sin(45)


E=0.5*500*0.2^2=10J
h=10/(9,81*2)=0.509m
s=0.509/sin(45)=0.720m


Ich hoffe das hilft, sorry falls die Beschreibung holprig ist, das Kapitel liegt für mich schon eine Weile zurück und wenns um Physik geht überlege ich auf Französisch, muss also erst übersetzen. ;)

So, ich mach mich dann mal an meine Physik, ich hab am Donnerstag Abi-Examen. XD

[Cathi]

Danke nochmal, ich hab die Aufgabe nun mit einer Freundin lösen können.
Und hab heute auch meine Physik arbeit hinter mich bekommen- sollte ich die Note noch vor den Ferien erfahren schreib ich das^^