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Übungsaufgaben
Dreißig Übungen, fortlaufend nummeriert: Aufgaben zum Klicken, Ziehen und Knobeln wechseln sich mit Rechen- und Eingabeaufgaben ab. Jede Übung gibt dir sofort eine Rückmeldung, und zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps.
A1
Endpunkt auf der Federkennlinie
AFB IDie Gerade im Diagramm ist die Kennlinie einer Feder mit D = 160 N/m. Zeichne den Endpunkt so ein, dass die Feder mit der verlangten Kraft gespannt ist.
Ziehe den Endpunkt der Federkennlinie im Diagramm — die orange Dreiecksfläche zeigt die Spannenergie. Mit der Tastatur: Tab ins Diagramm, ←/→ wandert auf der Kennlinie, Enter prüft.
F = D · s: 48 N : 160 N/m = 0,30 m und 16 N : 160 N/m = 0,10 m. Achte auf die orange Fläche: Bei einem Drittel der Dehnung ist sie nur noch ein Neuntel so groß — 7,2 J gegen 0,8 J.
Lies an der Kraftachse ab, wo die verlangte Kraft liegt, und geh waagerecht zur Kennlinie.
Nach dem Hookeschen Gesetz ist s = F : D — bei 48 N also 48 : 160.
A2
Eine gedehnte Feder
AFB IEine Feder mit der Federkonstante 300 N/m wird um 0,2 m gedehnt. Berechne die gespeicherte Spannenergie.
Beide Größen stehen schon in der richtigen Einheit.
E = ½ · 300 N/m · (0,2 m)² — quadriere zuerst.
Setze in E = ½ · D · s² ein — beide Größen stehen schon in den richtigen Einheiten.
(0,2)² = 0,04. Damit ist E = 0,5 · 300 · 0,04.
A3
Schritt für Schritt: das Spielzeugkatapult
AFB IIEin Spielzeugkatapult hat die Federkonstante 250 N/m und wird um 40 cm gespannt. Ermittle Schritt für Schritt die Spannenergie.
Jeder Schritt schaltet den nächsten frei.
- Wie viel Meter sind 40 cm?m
- Wie groß ist s² (in m²)?
- Wie groß ist E = ½ · D · s² in Joule?J
Erst umrechnen, dann quadrieren, dann einsetzen.
40 cm = 0,4 m und 0,4² = 0,16.
E = 0,5 · 250 · 0,16 = 20 J.