Wir haben eine Feder, die um 10 cm zusammengedrückt wurde. Nun interessiert uns, wie viel Arbeit nötig ist, um sie auf 15 cm zusammenzudrücken, wenn die elastische Kraft, die am Ende der Kompression wirkt, 150 N beträgt.
Um dieses Problem zu lösen, müssen wir die Formel verwenden, um die Arbeit zu berechnen, die die elastische Kraft verrichtet, wenn die Feder verformt wird:
$$W = \frac{1}{2}kx^2,$$
Dabei ist $W$ die von der elastischen Kraft verrichtete Arbeit, $k$ der Elastizitätskoeffizient der Feder und $x$ das Ausmaß der Verformung der Feder.
Um die Arbeit zu ermitteln, die verrichtet werden muss, um die Feder auf 15 cm zusammenzudrücken, müssen wir die Differenz zwischen der Arbeit, die beim Zusammendrücken der Feder um 15 cm verrichtet wird, und der Arbeit, die beim Zusammendrücken der Feder um 10 cm verrichtet wird, berechnen:
$$W_{15} - W_{10} = \frac{1}{2}k(15^2 - 10^2),$$
Dabei ist $W_{15}$ die Arbeit, die die elastische Kraft verrichtet, wenn die Feder um 15 cm zusammengedrückt wird, und $W_{10}$ ist die Arbeit, die die elastische Kraft verrichtet, wenn die Feder um 10 cm zusammengedrückt wird.
Um den Arbeitswert zu berechnen, müssen wir den Elastizitätskoeffizienten $k$ ermitteln. Dazu können wir das Hookesche Gesetz verwenden:
$$F = kx,$$
Dabei ist $F$ die auf die Feder wirkende elastische Kraft, $k$ der Elastizitätskoeffizient der Feder und $x$ das Ausmaß der Verformung der Feder.
Aus den Bedingungen des Problems wissen wir, dass die elastische Kraft, die auf die Feder wirkt, wenn sie auf 10 cm zusammengedrückt wird, 150 N beträgt. Wir wissen auch, dass ihre Verformung 10 cm beträgt, wenn die Feder auf 10 cm zusammengedrückt wird . Wenn wir diese Werte in das Hookesche Gesetz einsetzen, können wir den Elastizitätskoeffizienten ermitteln:
$$k = \frac{F}{x} = \frac{150}{10} = 15\ N/cm.$$
Jetzt können wir den Wert des Elastizitätskoeffizienten in die Formel zur Berechnung der Arbeit einsetzen und berechnen:
$$W_{15} - W_{10} = \frac{1}{2} \cdot 15 \cdot (15^2 - 10^2) = 1125\ Ä.$$
Um die Feder auf 15 cm zusammenzudrücken, müssen wir also 1125 J Arbeit leisten.
Bei diesem digitalen Produkt handelt es sich um einen elektronischen Studienführer, der Ihnen hilft, das physikalische Problem einer komprimierten Feder zu verstehen. Es enthält eine detaillierte Beschreibung der Formel zur Berechnung der Arbeit, die die elastische Kraft verrichtet, wenn eine Feder verformt wird, sowie eine schrittweise Lösung für ein spezifisches Problem einer komprimierten Feder.
In diesem Tutorial finden Sie:
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Bei diesem Produkt handelt es sich um ein elektronisches Lehrbuch, das Ihnen bei der Lösung eines physikalischen Problems zu einer komprimierten Feder hilft.
Aus der Beschreibung des Problems wissen wir, dass die Feder bereits um 10 cm komprimiert ist und dass für eine weitere Kompression auf 15 cm eine elastische Kraft am Ende der Kompression von 150 N erforderlich ist.
Um das Problem zu lösen, können wir mit der Formel die Arbeit berechnen, die die elastische Kraft verrichtet, wenn die Feder verformt wird:
$$W = \frac{1}{2} k x^2,$$
Dabei ist $W$ die von der elastischen Kraft verrichtete Arbeit, $k$ der Elastizitätskoeffizient der Feder und $x$ das Ausmaß der Verformung der Feder.
Um die Arbeit zu ermitteln, die verrichtet werden muss, um die Feder auf 15 cm zusammenzudrücken, müssen wir die Differenz zwischen der Arbeit berechnen, die beim Zusammendrücken der Feder auf 15 cm verrichtet wird, und der Arbeit, die beim Zusammendrücken der Feder auf 10 cm verrichtet wird:
$$W_{15} - W_{10} = \frac{1}{2} k (15^2 - 10^2),$$
Dabei ist $W_{15}$ die Arbeit, die die elastische Kraft verrichtet, wenn die Feder auf 15 cm zusammengedrückt wird, und $W_{10}$ ist die Arbeit, die die elastische Kraft verrichtet, wenn die Feder auf 10 cm zusammengedrückt wird.
Um den Arbeitswert zu berechnen, müssen wir den Elastizitätskoeffizienten $k$ ermitteln. Dazu können wir das Hookesche Gesetz verwenden:
$$F = kx,$$
Dabei ist $F$ die auf die Feder wirkende elastische Kraft, $k$ der Elastizitätskoeffizient der Feder und $x$ das Ausmaß der Verformung der Feder.
Aus den Bedingungen des Problems wissen wir, dass die elastische Kraft, die auf die Feder wirkt, wenn sie auf 10 cm zusammengedrückt wird, 150 N beträgt. Wir wissen auch, dass ihre Verformung 10 cm beträgt, wenn die Feder auf 10 cm zusammengedrückt wird . Wenn wir diese Werte in das Hookesche Gesetz einsetzen, können wir den Elastizitätskoeffizienten ermitteln:
$$k = \frac{F}{x} = \frac{150}{10} = 15\ N/cm.$$
Jetzt können wir den Wert des Elastizitätskoeffizienten in die Formel zur Berechnung der Arbeit einsetzen und berechnen:
$$W_{15} - W_{10} = \frac{1}{2} \cdot 15 \cdot (15^2 - 10^2) = 1125\ Ä.$$
Um die Feder auf 15 cm zusammenzudrücken, müssen wir also 1125 J Arbeit leisten.
Im Tutorial finden Sie eine detaillierte Beschreibung der Formel zur Berechnung der Arbeit der elastischen Kraft bei Verformung der Feder, eine schrittweise Lösung eines konkreten Problems einer komprimierten Feder, einschließlich der Berechnung des Elastizitätskoeffizienten , die von der elastischen Kraft geleistete Arbeit sowie Abbildungen und Diagramme, die Ihnen helfen, den in der Aufgabe beschriebenen physikalischen Prozess besser zu verstehen. Darüber hinaus bietet das Lehrbuch möglicherweise weitere Beispiele zur Lösung von Problemen zu Elastizität und Verformung sowie allgemeine Informationen zum Hookeschen Gesetz und seiner Anwendung in der Physik. Das Handbuch kann auch Aufgaben enthalten, die Sie selbst lösen können, um Ihre Kenntnisse und Fähigkeiten in diesem Thema zu festigen.
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Bei diesem Produkt handelt es sich um eine Feder, die um 10 cm zusammengedrückt wurde. Durch weiteres Zusammendrücken der Feder auf 15 cm erledigt sie die Arbeit. Um die von einer Feder geleistete Arbeit zu berechnen, muss der Steifigkeitskoeffizient (Elastizitätskonstante) der Feder bekannt sein.
Aufgrund des Problems ist bekannt, dass die elastische Kraft am Ende der Kompression 150 N beträgt. Nach dem Hookeschen Gesetz ist die elastische Kraft proportional zur Dehnung der Feder. Die Formel für das Hookesche Gesetz lautet:
F = -kx
Dabei ist F die elastische Kraft, k der Federsteifigkeitskoeffizient und x die Dehnung (Verkürzung) der Feder.
Um die Arbeit zu ermitteln, die eine Feder verrichtet, wenn sie auf 15 cm komprimiert wird, muss die Änderung der potentiellen Energie der elastischen Verformung berechnet werden. Die potentielle Energie der elastischen Verformung wird nach folgender Formel berechnet:
Eп = (kx^2) / 2
Dabei ist Ep die potentielle Energie der elastischen Verformung, k der Federsteifigkeitskoeffizient und x die Dehnung (Verkürzung) der Feder.
Um die Arbeit zu finden, muss die Änderung der potentiellen Energie der elastischen Verformung berechnet werden, wenn die Federdehnung um 5 cm zunimmt (zusätzliche Kompression).
Es ist bekannt, dass die anfängliche Dehnung der Feder 10 cm und die endgültige Dehnung 15 cm beträgt. Daher beträgt die Änderung der Dehnung der Feder 5 cm.
Um die Änderung der potentiellen Energie der elastischen Verformung zu berechnen, müssen bekannte Werte in die Formel eingesetzt werden:
ΔEп = (k(15^2 - 10^2)) / 2
wobei ΔEп die Änderung der potentiellen Energie der elastischen Verformung ist, k der Federsteifigkeitskoeffizient.
Der Wert des Federsteifigkeitskoeffizienten ist unbekannt und muss in der Problemstellung angegeben werden.
Um also die Arbeit zu ermitteln, die die Feder bei einer zusätzlichen Kompression von bis zu 15 cm leistet, müssen Sie den Federsteifigkeitskoeffizienten kennen. Sie kann in der Problemstellung angegeben oder experimentell ermittelt werden.
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Ich bin mit meinem Kauf zufrieden – die Feder ist um 10 cm zusammengedrückt, was sich als sehr praktisch in der Handhabung herausstellte.
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