400 m /s - StD Martin Meier

-1.
Formeln für Bewegungsenergie, Höhenenergie und Spannenergie:
0.
Umrechnungsformel für Einheiten: 1N = 1kg ⋅
bzw. 1
N
=1
kg
1.
Eine Feder mit der Federhärte D = 150 N/m wird um 0,2 m gedehnt. Wie groß ist dann die in
dieser Feder gespeicherte Spannenergie?
Formel für die Spannenergie anwenden! Ergebnis. 3 J
2.
Die Spannfeder einer Federpistole wird um 10 cm zusammengestaucht. Die dann darin
gespeicherte Spannenergie beträgt dann 2 J. Anschließend wird damit eine Kugel der Masse 20 g =
0,020 kg senkrecht nach oben abgeschossen. Dabei wird die Spannenergie der Feder zunächst in
Bewegungsenergie der Kugel und diese dann beim Hochsteigen der Kugel allmählich in Höhenenergie
der Kugel umgewandelt.
a. Berechne die Federhärte der Spannfeder!
Ansatz: ESpann = 2J ; hier die Formel für die Spannenergie einsetzen und nach D auflösen! Dabei
entweder die 10 cm in 0,1 m umwandeln oder aber die 2 J in 200 Ncm. Ergebnis: 4 N/cm = 400 N/m
b. Wie hoch steigt die Kugel?
Die Kugel steigt nach oben, bis die gesamte Bewegungsenergie in Höhenenergie umgewandelt ist.
Im höchsten Punkt beträgt also die Höhenenergie 2 J. Daraus ergibt sich eine Höhe von 10,2 m.
3.
Ein Modellauto mit der Masse 2 kg fährt mit der Geschwindigkeit 36 km/h. Berechne die
Bewegungsenergie des Modellautos!
Setze in die Formel für die Bewegungsenergie die Masse in kg und die Geschwindigkeit in m/s ein!
Ergebnis: 100 J
Berechne auch die Geschwindigkeit des Modellautos, wenn es die Bewegungsenergie 400 J hat!
2
2
2
Einsetzen in die Formel für die Bewegungsenergie liefert v = 400 m /s . Offenbar ist also v = 20 m/s,
denn 202 = 400.
4.
Berechne die Höhenenergie eines Körpers der Masse 200 g, der sich in der Höhe 20 m befindet!
5.
Mit welcher Geschwindigkeit erreicht man die Wasseroberfläche, wenn man vom 10m-Turm
springt?
6.
Berechne die Geschwindigkeit der Kugel in Aufgabe 2 unmittelbar nach dem Abschuss!