Übungsaufgaben. Physik. THEMA: HOOKEsches Gesetz

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1 Übungsaufgaben Physik THEMA: HOOKEsches Gesetz Vorgeschlagene Arbeitszeit: Vorgeschlagene Hilfsittel: Bewertung: 0 Minuten Taschenrechner (nicht prograierbar, nicht grafikfähig) Die Bewertungskriterien befinden sich auf der letzten Seite.

2 Aufgabe Aufgabenstellung Punkte. 5 Wie weit wird eine Schraubenfeder ( D = 60 ) ausgedehnt, wenn an ihr Kräfte von a) 6 b) 6, angreifen?. Welche Kräfte greifen an die Schraubenfeder aus Aufgabe. an, 5 wenn sie sich u a) c b) 5c ausdehnt? Welche Kräfte greifen an eine Schraubenfeder it einer Federhärte von 0 an, wenn sie u a) c b) 7c c) 0c verlängert wird? Eine Schraubenfeder wird durch eine Kraft F von 0 u 0c 4 ausgedehnt. Welche Gewichtskraft erfährt ein Körper, der sie u 0,7 verlängert? 4 Bei einer Schraubenfeder wurde folgender Zusaenhang zwischen angreifender Kraft F und Verlängerung s festgestellt: 9 F in 0,5,0,5,0,5,0,5 4,0 4,5 5,0 5,5 s in c,5 4,9 7,5 9,9,6 4,9 7,4 9,9,4 4,9 7,4 F in 6,0 6,5 7,0 s in c 9,9,5 4,9 a) Werten Sie die Messreihe rechnerisch und graphisch aus! Bei der graphischen Ausarbeitung ist ein geeigneter Maßstab zu wählen! b) Wie groß ist die Federkonstante der Schraubenfeder (i Rahen der Messungenauigkeit)? 5 An eine Schraubenfeder wird ein Massestück angehängt. Das Massestück wiegt 00 Gra. Ohne das Massestück ist die Schraubenfeder c lang, it 7,7c. Berechnen Sie die Federhärte! Als Einheit soll herauskoen! 6 Alle Angaben ohne Gewähr by Kevin Kaatz Seite von 6

3 Aufgabe Lösungsvorschlag Punkte. a) Es gilt das hookesche Gesetz: F s = D 6 s = = 0,6 60 Die Schraubenfeder dehnt sich u etwa 60c aus. b) F s = D 6, s = = 0,45 60 Die Schraubenfeder dehnt sich u etwa 4,5c aus.. a) Es gilt das hookesche Gesetz: F = 60 c F = F = 0,6 Es greift eine Kraft von 0,6 ewton an. b) F = 60 5c 5 F = F = Es greift eine Kraft von ewton an. a) Es gilt das hookesche Gesetz: F = 0 c F = 0 00 F =,6 Es greift eine Kraft von,6 ewton an. b) F = 0 7c Alle Angaben ohne Gewähr by Kevin Kaatz Seite von 6

4 7 F = 0 00 F =, Es greift eine Kraft von, ewton an. c) F = 0 0c 0 F = 0 00 F = 6 Es greift eine Kraft von 6 ewton an. Es gilt das hookesche Gesetz: F s 0 =,5 0c c Die Federhärte beträgt also,5. Die Feder wird jetzt u 7c c verlängert, also: F =,5 7c = 5,5 c Es greift eine Kraft von 5,5 ewton an. 4 In der Messreihe könnte an eine Proportionalität veruten. Die Voraussetzungen für a~b sind:. Verdoppelt bzw. ver-n-facht an b, so verdoppelt bzw. ver-nfacht sich auch a. Bei der graphischen Ausarbeitung kot eine Ursprungsgerade heraus.. Der Quotient b a bleibt konstant. Die erste Bedingung wird i Rahen der Messungenauigkeit erfüllt. Die zweite werden wir gleich feststellen und die dritte jetzt: F in 0,5,0,5,0,5,0,5 4,0 4,5 5,0 5,5 s in c,5 4,9 7,5 9,9,6 4,9 7,4 9,9,4 4,9 7,4 F/s in /c 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, F in 6,0 6,5 7,0 s in c 9,9,5 4,9 F/s in /c 0, 0, 0, Offensichtlich ist der Quotient durchgehend 0,. Soit ein weiteres Indiz für die Proportionalität. Zude haben wir dadurch direkt die Federhärte ausgerechnet: F D = = 0, = 0 s c un zu letzten Indiz: Es bildet sich tatsächlich (ungefähr) eine Ursprungsgerade: (s. nächste Seite) Alle Angaben ohne Gewähr by Kevin Kaatz Seite 4 von 6

5 ,0,0,0,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 5 Zuerst üssen wir herausbekoen, was 00g für eine Gewichtskraft darstellt. Wir nutzen dazu das Gesetz für die Gewichtskraft: G = g Da wir nur die Ausdehnung der Schraubenfeder brauchen, ziehen wir c von den 7,7c ab. h = h h Und jetzt gehen wir it de hookeschen Gesetz vor: G = D h G h g h h 00g 9,8 kg 7,7c c 0, , kg 9,8 = 4,7c c kg 0, 00 = 0 Alle Angaben ohne Gewähr by Kevin Kaatz Seite 5 von 6

6 Bewertungskriterien U den Wissensstand zu prüfen, ist diese Tabelle als Hilfe gegeben: Erreichte Punktzahl otenpunkte ote Punkte bedeutet, dass (fast) kein Lernbedarf in dieser Kategorie besteht. Das Wissen kann nur aufgefrischt und kau noch erweitert werden. Herzlichen Glückwunsch für dieses Ergebnis! 7 Punkte bedeutet, dass achholbedarf besteht. Bei offenen Fragen gibt es unser Foru Punkte bedeutet, dass dringender Lernbedarf besteht. Die entsprechenden Lektionen sollten wiederholt werden. Danach sollte dieses Aufgabenblatt nochals durchgegangen werden. Auch hier kann das Foru zur Hilfe genoen werden. Alle Angaben ohne Gewähr by Kevin Kaatz Seite 6 von 6