Nachden ich da jetzt wieder Zugang hab ich da was leichtes eingeben....sorry, des wird laenger...also nur fuer die hardcore Leser...
Meine Frage :
Ein Spielzeugfrosch mit der Masse 20 g wird mit einem Saugnapf unter Spannen einer Feder an einer Tischkante befestigt. Nach kurzer Zeit springt er in die Höhe, weil der Saugnapf nicht mehr hält. Seine Flugbahn ist etwas seitlich, so dass er beim Herabfallen die Tischkante verfehlt und bis zum Boden fällt.
Die Feder mit der Federkonstante 5 N/cm
wird vor dem Start um 3 cm
eingedrückt.
a)
Beschreibe allgemein die auftretenden Energieumwandlungen.
b)
Berechne die Spannenergie der eingedrückten Feder.
c)
Berechne die Geschwindigkeit des Froschs in der Situation 2 (Beginn des Abhebens).
d)
Berechne die maximale Höhe, die der Frosch über dem Tisch erreicht (Situation 3).
e)
Die Tischkante ist 0.850
über dem Fußboden.
Berechne die Geschwindigkeit, mit der der Frosch am Fußboden ankommt (Situation 4).
f)
Vergleiche die Ergebnisse der Aufagbenteile c) und e). Erläutere, woher die zusätzliche Energie kommt.
Die Antwort
a) Die Energieumwandlungen, die bei diesem Experiment auftreten, sind Folgende:
Die Feder erhält beim Eindrücken eine kinetische Energie, die sie in Form von potentieller Energie speichert.
Wenn der Saugnapf den Griff verliert, wird die gespeicherte potentielle Energie wieder in kinetische Energie umgewandelt, wodurch der Frosch in die Höhe springt.
Aufgrund der Gravitation fällt der Frosch wieder herab und die kinetische Energie wird wieder in potentielle Energie umgewandelt.
b) Die Spannenergie der eingedrückten Feder kann berechnet werden mit der Formel:
U = 0.5 * k * x^2
U = 0.5 * 5 N/cm * (0.03 m)^2
U = 0.00045 J
c) Die Geschwindigkeit des Froschs am Anfang des Abhebens (Situation 2) kann berechnet werden mit der Formel:
v = sqrt(2 * U / m)
v = sqrt(2 * 0.00045 J / 0.02 kg)
v = sqrt(2 * 22.5 N/kg)
v = 0.35 m/s
d) Die maximale Höhe, die der Frosch über dem Tisch erreicht (Situation 3), kann berechnet werden mit der Formel:
h = v^2 / (2 * g)
h = (0.35 m/s)^2 / (2 * 9.8 m/s^2)
h = 0.0124 m
e) Die Geschwindigkeit, mit der der Frosch am Fußboden ankommt (Situation 4), kann berechnet werden mit der Formel:
v = sqrt(v^2 + 2 * g * h)
v = sqrt((0.35 m/s)^2 + 2 * 9.8 m/s^2 * 0.85 m)
v = 1.13 m/s
f) Die Geschwindigkeit am Fußboden (Situation 4) ist höher als die Geschwindigkeit am Anfang des Abhebens (Situation 2), weil der Frosch beim Herabfallen eine zusätzliche kinetische Energie aufgrund der Gravitation erhält. Diese zusätzliche Energie wird aus der potentiellen Energie, die durch den Höhenunterschied zwischen Tischkante und Fußboden generiert wird, gewonnen.
Die Frage hab ich von hier gestohlen, da ist auch die Loesung
https://www.leifiphysik.de/mechanik/...e/springfrosch .
bei 0.850, der Tischkantenhoehe, habe ich keine Einheit angeben....in der Frage...moechte ich noch bemerken....was ja nicht unerheblich....falls des Dings da abgeschrieben, von obiger website, wie hat des da den Knopf fuer die Loesung gedrueckt..? Die Beantwortung der Frage hat uebrigens a Weile gedauert...da konnte man zuschauen wie 'des Ding da nachdenkt...hab ich mir eingebildet....koennt auch sein dass da zuviele gleichzeitig was gefragt...
Hat des Dings jetzt da recht..? Mit der Loesung...?
Wenn Du, respice finem, da mal was medizinisches eintippen koenntest wuerd mich des Resultat interessieren..
Meine Frage :
Ein Spielzeugfrosch mit der Masse 20 g wird mit einem Saugnapf unter Spannen einer Feder an einer Tischkante befestigt. Nach kurzer Zeit springt er in die Höhe, weil der Saugnapf nicht mehr hält. Seine Flugbahn ist etwas seitlich, so dass er beim Herabfallen die Tischkante verfehlt und bis zum Boden fällt.
Die Feder mit der Federkonstante 5 N/cm
wird vor dem Start um 3 cm
eingedrückt.
a)
Beschreibe allgemein die auftretenden Energieumwandlungen.
b)
Berechne die Spannenergie der eingedrückten Feder.
c)
Berechne die Geschwindigkeit des Froschs in der Situation 2 (Beginn des Abhebens).
d)
Berechne die maximale Höhe, die der Frosch über dem Tisch erreicht (Situation 3).
e)
Die Tischkante ist 0.850
über dem Fußboden.
Berechne die Geschwindigkeit, mit der der Frosch am Fußboden ankommt (Situation 4).
f)
Vergleiche die Ergebnisse der Aufagbenteile c) und e). Erläutere, woher die zusätzliche Energie kommt.
Die Antwort
a) Die Energieumwandlungen, die bei diesem Experiment auftreten, sind Folgende:
Die Feder erhält beim Eindrücken eine kinetische Energie, die sie in Form von potentieller Energie speichert.
Wenn der Saugnapf den Griff verliert, wird die gespeicherte potentielle Energie wieder in kinetische Energie umgewandelt, wodurch der Frosch in die Höhe springt.
Aufgrund der Gravitation fällt der Frosch wieder herab und die kinetische Energie wird wieder in potentielle Energie umgewandelt.
b) Die Spannenergie der eingedrückten Feder kann berechnet werden mit der Formel:
U = 0.5 * k * x^2
U = 0.5 * 5 N/cm * (0.03 m)^2
U = 0.00045 J
c) Die Geschwindigkeit des Froschs am Anfang des Abhebens (Situation 2) kann berechnet werden mit der Formel:
v = sqrt(2 * U / m)
v = sqrt(2 * 0.00045 J / 0.02 kg)
v = sqrt(2 * 22.5 N/kg)
v = 0.35 m/s
d) Die maximale Höhe, die der Frosch über dem Tisch erreicht (Situation 3), kann berechnet werden mit der Formel:
h = v^2 / (2 * g)
h = (0.35 m/s)^2 / (2 * 9.8 m/s^2)
h = 0.0124 m
e) Die Geschwindigkeit, mit der der Frosch am Fußboden ankommt (Situation 4), kann berechnet werden mit der Formel:
v = sqrt(v^2 + 2 * g * h)
v = sqrt((0.35 m/s)^2 + 2 * 9.8 m/s^2 * 0.85 m)
v = 1.13 m/s
f) Die Geschwindigkeit am Fußboden (Situation 4) ist höher als die Geschwindigkeit am Anfang des Abhebens (Situation 2), weil der Frosch beim Herabfallen eine zusätzliche kinetische Energie aufgrund der Gravitation erhält. Diese zusätzliche Energie wird aus der potentiellen Energie, die durch den Höhenunterschied zwischen Tischkante und Fußboden generiert wird, gewonnen.
Die Frage hab ich von hier gestohlen, da ist auch die Loesung
https://www.leifiphysik.de/mechanik/...e/springfrosch .
bei 0.850, der Tischkantenhoehe, habe ich keine Einheit angeben....in der Frage...moechte ich noch bemerken....was ja nicht unerheblich....falls des Dings da abgeschrieben, von obiger website, wie hat des da den Knopf fuer die Loesung gedrueckt..? Die Beantwortung der Frage hat uebrigens a Weile gedauert...da konnte man zuschauen wie 'des Ding da nachdenkt...hab ich mir eingebildet....koennt auch sein dass da zuviele gleichzeitig was gefragt...
Hat des Dings jetzt da recht..? Mit der Loesung...?
Wenn Du, respice finem, da mal was medizinisches eintippen koenntest wuerd mich des Resultat interessieren..
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