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Experiment: Hookesches Gesetz

30 Übungen zu Messreihe, Quotient und Ursprungsgerade an der Schraubenfeder.

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Übungsaufgaben

Dreißig Aufgaben, bunt gemischt — zum Klicken, Ziehen, Zuordnen, Rechnen und Knobeln. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps. Die Chips zeigen das Anforderungsniveau: AFB I heißt wiedergeben und direkt anwenden, AFB II heißt selbst entscheiden und verknüpfen, AFB III heißt begründen, beurteilen oder eine Falle durchschauen. Mix verbindet Wissen aus mehreren Unterkapiteln, Trick warnt: Hier steckt eine Falle drin. Der Balken oben zeigt dir, wie viele der 30 Aufgaben du schon gelöst hast.

A1
Heftkontrolle: Messreihe
AFB IIIMix

Überprüfe die Rechnung aus einem Schulheft. Markiere die falschen Zeilen und korrigiere sie.

Eine Zeile anklicken heißt „diese Aussage ist falsch“. Danach erscheint ein Eingabefeld für die Korrektur.
Zeile 2: D ist Kraft durch Dehnung: 2,0 N : 5,0 cm = 0,4 N/cm. Zeile 4: In N/m ist der Wert hundertmal so groß: 40 N/m. Zeile 5: s = F : D = 8,0 N : 0,4 N/cm = 20 cm; 8,0 · 0,4 = 3,2 wäre multipliziert statt geteilt. Die Zeilen 1 und 3 stimmen.
Rechne nach: D = F : s, Umrechnung cm in m, s = F : D.
Falsch sind: ein verdrehter Quotient, eine Umrechnung und ein Produkt statt eines Quotienten.
A2
Messreihen prüfen
AFB II

Deute die vier Messreihen: Kreuze an, was jede Reihe zeigt.

Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
MessreiheHooke giltGrenze überschrittenLänge statt s notiert
F in N: 1, 2, 3, 4 — s in cm: 3, 6, 9, 12
F in N: 1, 2, 3, 4 — s in cm: 3, 6, 9, 20
F in N: 1, 2, 3, 4 — notiert: 5, 8, 11, 14 cm (Ruhelänge 2 cm)
F in N: 2, 4, 6, 8 — s in cm: 1, 2, 3, 4
Reihe 1 und 4: Der Quotient F : s ist in allen Zeilen gleich (0,33 N/cm beziehungsweise 2 N/cm), das Hookesche Gesetz gilt. Reihe 2: Der letzte Wert springt (20 statt 12 cm) — die Elastizitätsgrenze wurde überschritten. Reihe 3: Die notierten Werte sind die Federlängen; zieht man die Ruhelänge 2 cm ab, erhält man 3, 6, 9, 12 cm. Typischer Fehler: Länge und Dehnung gleichzusetzen.
Prüfe, ob der Quotient F : s überall gleich ist und ob ein Wert herausfällt.
Bei Reihe 3 wachsen die Werte gleichmäßig, aber die Quotienten sind verschieden.
A3
Weiche und harte Feder
AFB II

Vergleiche weiche und harte Federn und ordne jede Aussage dem passenden Bereich zu.

Ordne jede Karte einem der drei Bereiche zu. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, dann 1–3 für den Bereich, 0 zurück.
1 weiche Feder
2 beides
3 harte Feder
Eine weiche Feder hat ein kleines D: flache Gerade, große Dehnung schon bei kleiner Kraft. Eine harte Feder hat ein großes D: steile Gerade, kleine Dehnung. Bei beiden wächst die Dehnung mit der Kraft und liegen die Messpunkte auf einer Ursprungsgeraden. Typischer Fehler: „steile Gerade“ mit „große Dehnung“ zu verbinden.
Je größer D, desto mehr Kraft braucht man für einen Zentimeter Dehnung.
Zwei Aussagen gelten für beide Arten von Federn.