Übungen zum Hooke`schen Gesetz - s

Physik
Jg. 9 (E-Niveau)
Jg. 8 (Gy)
UE: Mechanik
Hookesches Gesetz
LÖSUNGEN (Angabe ohne Gewähr)
Übungen zum Hooke`schen Gesetz
1.
Skizziere und beschrifte im nebenstehenden Achsenkreuz die Ausdehnungskurven
a) von zwei verschieden harten Schraubenfedern.
b) eines Gummibandes (Lösung fehlt!)
UE: Mechanik
Hookesches Gesetz
€ F= 6 N
16a) Eine Schraubenfeder wird durch eine Kraft F von 30N um 20cm ausgedehnt.
€ D= 1,5 N/cm
16b) Welche Gewichtskraft erfährt ein Körper, der die Feder in 3a) um 0,17m verlängert?
€ F = 25,5 N
2. Beschreibe in Worten, wie das Hooke`sche Gesetz lautet!
Die dehnende Kraft F ist proportional zur Ausdehnung s
s in cm
17) Bei einer Schraubenfeder wurde folgender Zusammenhang zwischen angreifender Kraft F und
Verlängerung s festgestellt:
F in N
s in cm
F N
in
s cm
3. Wie lautet die Formel für das Hooke`sche Gesetz (lineare Kraftgesetz)? € F =D*s
(Nichtzutreffendes streichen!)
5a. Ergänze die fehlenden Werte für eine Messung an einer Schraubenfeder:
0
0
0,5
2,5
1,0
4,9
1,5
7,5
2,0
9,9
2,5
12,6
3,0
14,9
3,5
17,4
4,0
19,9
4,5
22,4
5,0
24,9
----
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
a) Werte die Messreihe rechnerisch und graphisch aus! –
Kraft in N
1
1,5
4
10
Ausdehnung in cm
3
4,5
12
30
b. Bestimme die Federkonstante D. € D =
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15) Welche Kräfte greifen an eine Schraubenfeder mit einer Federhärte
von D = 30 N/m an, wenn sie um
a) 12cm
€ F= 3,6 N b) 7cm
€ F= 2,1 N c) 20cm
verlängert wird?
F in N
4. Je größer die Federkonstante D, desto härter/weicher ist die Feder.
Physik
F in N
1 N
= 0,33 N/cm
3 cm
F=0.2*s
6. Was bedeutet die Aufschrift "10 N" auf einem Federkraftmesser? € Max. Belastung
7. Rechne um:
5 kN = 5000 N
6 cN = 0,06
N
8. Berechne die Ausdehnung einer Feder (D = 6 N/cm) bei einer Belastung von 72 N. € s = 12 cm
9. Ein Federkraftmesser zeigt auf der Erdoberfläche 18 N an. Was zeigt er auf der Mondoberfläche an? € 3 N
10. Berechne für eine Feder mit D = 20 cN/cm die Ausdehnung durch die Kräfte
a) 50 cN b) 100 cN .
€ zu a) 2,5 cm
zu b) 5 cm
1
11. Eine Feder wird durch die Kraft von 50 cN um 8 cm verlängert. Bestimme die
Ausdehnung der Feder durch die Kraft von 80 cN.
€ D = 6,25 cN/cm = 6,25 N/m; s = 12,8 cm
12. Drei verschiedene Kraftmesser werden jeweils um 10 cm gedehnt
Kraftmesser (A) durch die Kraft 10 cN, Kraftmesser (B) durch die Kraft 100 cN und Kraftmesser (C) durch die
Kraft 10 N.
Welche Feder ist am härtesten? - Bestimme ihre Federkonstante. € Feder C; D = 1 N/cm
13. Ein Gegenstand mit einer Gewichtskraft von 1,6 N verlängert eine Feder um 2 cm.
Welche Kraft muss wirken, damit sich die Feder um 6 cm ausdehnt? € D = 0,8 N/cm ; F = 4,8 N
14.a)
Wie weit wird eine Schraubenfeder (D €•60 N/m) ausgedehnt, wenn an ihr Kräfte von
(1) 36N
€ s = 60 cm = 0,6 m
(2) 26,1N
€ s = 43,5 cm = 0,435 m
angreifen?
2
b)
s in cm
Wie groß ist die Federkonstante der Schraubenfeder? € D = 0,2 N/cm = 20 N/m
18) An eine Schraubenfeder wird ein Massestück (100g) angehängt. Ohne das Massestück ist die
Schraubenfeder 3cm lang, mit dem angehängten Massestück 8 cm.
Berechne die Federhärte!
Als Einheit soll N/m herauskommen!
€ F = 100 cN = 1 N; s=5 cm, also D = 1 N/5 cm = 0,2 N/cm = 20 N/m
14.b) Welche Kräfte greifen an die Schraubenfeder aus Aufgabe 14.a) an, wenn sie sich
(1) um 1cm € F = 0,6 N (2 ) um 35cm € F = 21 N
ausdehnt?
http://home.arcor.de/a-zietlow
http://www.s-hb.de/~zietlow
E-HOOKE-Übg.doc
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Hookesches Gesetz
19) Zwei Federn sind gegeben.
N
N
(Feder 1: D 1 = 0,4 /cm ; Feder 2: D2 = 0,6 / cm ).
a. Um wie viel cm dehnen sich beide Federn jeweils aus, wenn die
*)
Last 2,4 N beträgt ?
b. Beide Federn werden hintereinander geschaltet.
Um wie viel cm dehnen sich beide Federn zusammen aus, wenn
*)
die Last 2,4 N beträgt ?
c. Beide Federn sollen durch eine einzige Feder ersetzt werden.
Welche Federkonstante muss diese Feder haben, wenn sie sich
bei 2,4 N Belastung genau so stark ausdehnen soll wie die beiden
anderen Federn zusammen?
*)
Das Eigengewicht der Federn soll unberücksichtigt bleiben.
Feder 1
Feder 2
1,2 N
N
2,4
1,2 N
2,4
LÖSUNG:
Zu a,b) An beiden Federn hängen jeweils 2,4 N.
s1 ‚ s2 €
2,4
2,4
cm ‚
cm € 6cm ‚ 4cm € 10cm
0,4
0,6
Zu c) An beiden Federn hängen jeweils 2,4 N.
2, 4N
N
D€
€ 0, 24
10cm
cm
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