Physik Aufgabe-Energieerhaltungssatz? Kann mir jemand bei dieser Aufgabe helfen?
Mit einer Spielzeugpistole wird senkrecht in die Luft geschossen. Vor dem Abschuss wird eine Feder mit einer Federkonstante von 3 N/mm um 2 cm zusammengedrückt.
- Berechnen Sie die Geschwindigkeit einer Kugel mit 5 g Masse, wenn diese den Lauf verlässt.
- Bestimmen Sie, welche maximale Höhe die Kugel anschließend erreicht.
- Ermitteln Sie, wie viel Energie in Reibungsenergie umgesetzt wurde, wenn die Kugel anschließend mit einer Geschwindigkeit von 12 m/s auf den 1m tiefer gelegenen Bodeneines Wasserbeckens auftrifft.
Die Reibung in Luft kann bei allen Berechnungen vernachlässigt werden.
1 Antwort
Eges = Espann = 0,5 * D * s^2 = 0,5 * 3 N/mm * ( 20 mm)^2 = 600 Nmm = 0,6 Nm
= 0,6 J
a) Ekin = 0,5 * m * v^2 = Eges = 0,6 Nm
v^2 = 0,6 Nm / (0,5 * 0,005 kg) = 240 m^2/s^2
v = √240 m^2/s^2 = 15,5 m/s
b) Epot = m * g * h = Eges
h = Eges / (m * g) = 0,6 Nm / (0,005 kg * 9,81 m/s^2) = 12,23 m
c) Nun legen wir einen neuen Nullpunkt für Epot auf der Wasserobefläche fest und erhalten:
Epot = m * g * h = 0,005 kg * 9,81 m/s^2 * 13,23 m = 0,65 Nm
Ekin = 0,5 * m * v^2 = 0,5 * 0,005 kg * (12 m/s)^2 = 0,36 Nm
E_verlust = Epot - Ekin = 0,65 Nm - 0,36 Nm = 0,29 Nm
Die Reibung erfolgt beim Runterfallen durch den Luftwiderstand. Das widerspricht allerdings dem Zusatz "Die Luftreibung kann bei allen Berechnungen vernachlässigt werden".