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Die Federgabel am Mountainbike
AFB I–IIIn der Federgabel von Lukas’ Mountainbike steckt eine Stahlfeder mit der Federkonstante D = 45 000 N/m. Setzt sich Lukas auf das Rad, wird die Gabel um 2,4 cm zusammengedrückt („Negativfederweg“). Die ungespannte Feder ist 18 cm lang. Für die Federkraft gilt das Hookesche Gesetz \(F = D \cdot s\).
M1Die Federgabel ohne und mit Fahrer
- Geben Sie an, was die Angabe \(D = 45\,000\ \tfrac{\text{N}}{\text{m}}\) bedeutet und welcher Wert aus dem Text als \(s\) eingesetzt wird.
- Berechnen Sie die Federkraft und die Spannenergie der Feder, wenn Lukas auf dem Rad sitzt.
- Bestimmen Sie, wie weit die Gabel bei einer Landung nach einem Sprung einfedert, wenn die Feder dabei 30 J aufnimmt.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Die Einheit N/m liest sich „Newton pro Meter“. Bei welcher Länge aus dem Text hat sich die Feder wirklich verformt?
Hinweis zu Aufgabe b)
Zuerst Zentimeter in Meter, dann in \(F = D \cdot s\) und in \(E = \tfrac12 \cdot D \cdot s^2\) einsetzen.
Hinweis zu Aufgabe c)
Stelle \(E = \tfrac12 \cdot D \cdot s^2\) nach \(s\) um: mal 2, durch D, zum Schluss die Wurzel.
