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Federwerfer

Teil des Abschnitts Mechanik der Physics-Journey von Coddy. Lektion 62 von 97.

Eine zusammengedrückte Feder kann einen Gegenstand abschießen. Auf einer glatten, ebenen Oberfläche wird ihre gesamte elastische Energie in kinetische Energie umgewandelt:

$\tfrac{1}{2} k x^2 = \tfrac{1}{2} m v^2$

Vorher: Eine Kugel liegt an einer Feder an, die an einer Wand um x zusammengedrückt ist. Nachher: Die Feder hat wieder ihre natürliche Länge und die Kugel bewegt sich mit der Geschwindigkeit v von ihr weg

Die Feder stößt die Kugel an, bis sie ihre natürliche Länge erreicht.

Das Objekt verlässt die Feder bei ihrer natürlichen Länge mit Höchstgeschwindigkeit. Die doppelte Kompression ergibt die doppelte Abschussgeschwindigkeit.

Energiebalken: vor dem Loslassen 4 Joule elastische Energie in der Feder und keine kinetische Energie, nach dem Loslassen keine elastische Energie und 4 Joule kinetische Energie im Ball

Die $4\ \mathrm{J}$ in der Feder werden zu $4\ \mathrm{J}$ kinetischer Energie.

Aufgabe

Eine Spielzeugpfeilpistole schießt einen $0.02\ \mathrm{kg}$ schweren Pfeil mit $5\ \mathrm{m/s}$ aus einer um $0.05\ \mathrm{m}$ zusammengedrückten Feder. Bestimme die Federkonstante $k$ .

Probier es selbst

Physics diagram: spring, ball, path; arrows v = 5 m/s

$k$ isolieren

Teste dich selbst

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Alle Lektionen in Mechanik

2Vektoren und Newtonsche Gesetze

Rechtwinklige Dreiecke Was ist ein Vektor?Vektoren addieren Achsen und Richtungen Vektorkomponenten Kräfte in unserer Umgebung Reibung und Spannung Newtons erstes Gesetz Newtons zweites Gesetz Newtons drittes Gesetz Rückblick – resultierende Kraft

5Kinematik in einer Dimension

Position und Ortsänderung Geschwindigkeit Beschleunigung Bewegungsdiagramme Bewegungsgleichungen Wiederholung – bremsendes Auto

8Kinematik und Newton

Von Kräften zur Bewegung Von der Bewegung zu den Kräften Bewegung in zwei Phasen Wiederholung – Aufzug

11Federn

Hookesches Gesetz Federn in Reihe Federn parallel Wiederholung – Federwaage

14Impuls in 2D

Impuls als Vektor 2D-Kollisionen Explosionen Wiederholung – Billard

17Gravitation

Gesetz der Gravitation Schwerkraft und Höhe Satelliten Keplersche Gesetze Gravitationsenergie Fluchtgeschwindigkeit Satellitenenergie Rückblick – Mission in den Orbit

3Reibung

Was ist Reibung?Haftreibung Gleitreibung Reibung und Newtons Gesetze Wiederholung – Schiebekiste

6Senkrechte Bewegung

Freier Fall Senkrechter Wurf nach oben Flugzeit Wiederholung – fallengelassener Ball

9Projekt: Lieferdrohne

Missionsbesprechung Schub beim Start Aufstieg auf Flughöhe Reiseflug und Bremsen Paketabwurf

12Elastische Energie

Elastische potenzielle EnergieFederwerferEnergie mit Federn Wiederholung – Federwerfer

15Kreisbewegung

Gleichförmige Kreisbewegung Zentripetalbeschleunigung Horizontale Kreisbewegungen Vertikale Kreisbewegungen Der Looping Wiederholung – Auto in einer Kurve

18Abschließende Herausforderungen

Wiederholung – Stunt-Rampe Wiederholung – Crashtest Wiederholung – Raumsonde