Wie schnell ist der Stein, wenn er Punkt B erreicht? Wie weit wird es die Feder komprimieren? Wird sich der Stein wieder bewegen, nachdem er im Frühjahr gestoppt wurde?

1 Antworten


  • Die potentielle Energie beim Start ist
    PE = mgh = 15,0 kg*9,81 m/s 2 *20,0 m = 2943 J

    Die kinetische Energie beim Start ist
    KE = mv 2 /2 = 15,0*(10,0) 2 /2 = 750 J

    Die Gesamtenergie am Anfang ist also PE+KE = 2943+750 = 3693 J

    Wenn der Stein zur Ruhe kommt, wird die Reibungsarbeit und die Feder diesen Betrag summieren. Die gegen die Feder geleistete Arbeit ist
    W Feder = 1/2*k s *d 2 = 1/2(2.0 N/m)*d 2 = d 2 N/m
    Die gegen Reibung geleistete Arbeit ist
    W Reibung = k fd mgd = 0,2*15,0 kg*9,81 m/s 2 *d = d*29,43 N

    Daraus ergibt sich eine quadratische Gleichung:
    d 2 + 29,43d = 3693, bzw. d 2 + 29,43d - 3693 = 0 .

    Dies wird in der üblichen Art und Weise gelöst zu bekommen
    d = 47,81 m ist der Abstand wird die Feder zusammengedrückt.

    In diesem Abstand übt die Feder eine Kraft von k s *d
     = (2,0 N/m)*(47,81 m) = 95,62 N aus.
    Die Haftreibung beträgt k fs mg
     = 0,8*15,0 kg*9,81 m/s 2 = 117,7 N
    Die Haftreibung ist höher als die Kraft auf den Stein, so dass er sich nicht mehr bewegt .

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