Fysik
Fjeder
Hej
Jeg skal løse denne opgave:
En elev hænger et lod med massen 800 g op i fysiksamlingens store fjeder. Herved forlænges fjederen 13 cm, når loddet hænger stille i ligevægtsstillingen. Bestem fjederkonstanten.
Dette har jeg gjort ved at antage, at den resulterende kraft på fjederen er 0, når den befinder sig i ligevægtsstillingen.
Ft er:
Ffjeder må da være:
Da fjederkraften er givet ved Hookes lov, får jeg, at fjederkonstanten må være:
Så godt så langt. Denne del er vist rimelig sikker.
Nu trækkes loddet yderligere 13 cm ned og slippes. Herefter udfører det svingninger omkring ligevægtsstillingen. Jeg skal nu beregne loddets fart, når det passerer ligevægtsstillingen.
Her er jeg i tvivl, om jeg har gjort det korrekte. Jeg har gjort følgende:
Da loddet trækkes yderligere 13 cm ned vil trækkraften være:
Idet fjederen slippes, må fjederen trække med en kraft, der opfylder:
Jeg udregner nu det arbejde, som denne kraft giver anledning til:
Jeg antager nu, at al arbejdet omdannes til kinetisk energi. Jeg ved at den kinetiske energi er givet ved:
Jeg har nu, at:
Jeg isolerer v og udregner denne:
Jeg har dog på fornemmelsen, at der er et eller andet helt galt, da både arbejdets og fartens værdier virker usandsynlige små.
Kan nogen hjælpe?
Svar #1
03. februar 2016 af hesch (Slettet)
Det er da dejligt at se det arbejde/initiativ du selv har lagt i spørgsmålet. Det ses efterhånden sjældent.
Du har lidt problemer med fortegn for arbejde og kraft, og griber så til "numerisk tegn" for at lappe på dette.
Prøv ( en anden gang) at lave nogle vedtægter for disse fortegn. Ellers vil du fare vild ved mere komplicerede opgaver.
I øvrigt ser dit resultat rigtigt ud.
Svar #2
03. februar 2016 af peter lind
Det er dit fortegn, der er forkert. Betragt det hellere som at det er en fjeder med en ny ligevægt hvor ligevægten befinder sig når lmassen befinder sig i hvile. Ved fuld udtrækning er den potentielle energi ½k*x2.
Svar #3
03. februar 2016 af Arccossintan (Slettet)
Tak begge to.
#2 Det lyder som en god løsning. Så må forklaringen vel være, at når fjederen slippes, omdannes den potentielle energi til kinetisk energi, og så udregner jeg hastigheden på samme vis som før, blot uden problemerne med fortegnet?
Svar #4
03. februar 2016 af hesch (Slettet)
Der er nok noget andet galt:
Kald den potentielle energi i fjederen, Ef, og energien i massen, Em .
I ligevægtspunktet gælder: Ef = ½*k*0,132.
Yderligere udtrukket gælder: Ef = ½*k*0,262.
Forskellen: ΔEf = ΔEm = ½*m*v2 + m*g*Δh , hvor Δh = 0,26 - 0,13.
Prøv at se om dette giver et andet resultat.
Svar #5
03. februar 2016 af Arccossintan (Slettet)
#4 Der står jeg desværre af. Altså vil det sige, at mit resultat ikke er korrekt alligevel?
Svar #6
03. februar 2016 af peter lind
#4 Du glemmer i det regnestykke at der også er gravitionelle kræfter.
Svar #7
03. februar 2016 af hesch (Slettet)
#5: Jo, det bliver det samme, har jeg efterregnet ( 1,1298 m/s ).
Svar #8
03. februar 2016 af hesch (Slettet)
#6: Jeg betragter ikke kræfter, men energier, hvori indgår m*g*Δh. Altså g ikke glemt.
Svar #9
03. februar 2016 af peter lind
#8 Med glemsomheden af kræfterne glemmer du også de tilsvarende potentielle energier.
Svar #10
03. februar 2016 af peter lind
Man har ½k*x2 = ½m*v2 <=> v2= k*x2/m = 60,438*0,132/0,8 m2/s2 <=> v= 1,12993 m/s
Svar #11
03. februar 2016 af hesch (Slettet)
#9: Det må du uddybe: Hvilke potentielle energier har jeg glemt ?
Svar #12
17. februar 2016 af Arccossintan (Slettet)
Hvordan forklarer man egentlig, at J eller Nm divideret med kg er m/s?
Svar #13
17. februar 2016 af hesch (Slettet)
1 Nm = 1 J = 1 kg*m2 / s2.
Så 1J / 1kg = m2 / s2.
Helt i analogi med:
Ekin = ½*m*v2 → 2*Ekin / m = v2.
Skriv et svar til: Fjeder
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.