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Kraftwirkung auf Feder

30 Übungen zu Verformung, Ruhelänge und Dehnung — vom Erkennen bis zum Einschätzen.

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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
Lisas Dehnung
AFB IIITrick

Widerlege Lisas Behauptung „Die Feder ist mit Last 27 cm lang, also beträgt ihre Dehnung 27 cm“ mit einer Rechnung: Die Ruhelänge der Feder beträgt 1,8 dm. Gib die Dehnung in cm an.

Rechne zuerst die Ruhelänge in cm um. Was fehlt in Lisas Rechnung?
1,8 dm = 18 cm, dann 27 cm − 18 cm.
A2
Rechenkette
AFB II

Eine Feder ist unbelastet 8,0 cm lang. Mit einem Massestück hängt sie 12,5 cm weit herunter, mit zwei gleichen Massestücken 17,0 cm. Nach dem Abnehmen aller Stücke misst sie wieder genau 8,0 cm; die Feder bleibt also elastisch.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Dehnung mit einem Massestück cm
  2. Dehnung mit zwei Massestücken cm
  3. Um wie viel cm nimmt die Dehnung je Massestück zu? cm
  4. Welche Länge hätte die Feder mit drei gleichen Massestücken? cm
Jedes weitere Massestück dehnt die Feder um dieselben 4,5 cm — die Dehnung wächst also gleichmäßig mit der Belastung. Typischer Fehler in der letzten Zeile: Man rechnet 3 · 4,5 cm = 13,5 cm und gibt das als Länge an. Gefragt ist aber die Länge, also 8,0 cm + 13,5 cm = 21,5 cm. Länge und Dehnung dürfen nie verwechselt werden.
A3
Messtabelle einer Feder
AFB IIMix

Bestimme die fehlenden Werte der Tabelle: Eine Feder ist unbelastet 14,0 cm lang. Jedes Massestück hat 100 g (rechne mit g ≈ 10 N/kg). Die Feder bleibt bei allen Belastungen elastisch.

Fülle alle Felder aus und prüfe dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
MasseFG in NLänge in cms in cm
100 g15,5
200 g23,0
300 g18,5
400 g46,0
Die Gewichtskraft ergibt sich aus FG = m · g (100 g = 0,1 kg → 1 N). Die Dehnung ist Länge unter Last minus Ruhelänge; umgekehrt gilt Länge = Ruhelänge + Dehnung (14,0 cm + 3,0 cm = 17 cm). Typischer Fehler: die Masse in g direkt als Kraft in N zu übernehmen.
Rechne zuerst die Masse in kg um und multipliziere mit 10 N/kg. Für die Länge addierst du Ruhelänge und Dehnung.
Zeile 200 g: Länge = 14,0 cm + 3,0 cm.