Dasia
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 .