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Aufgabe

Dichte und das Gesetz von HOOKE

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

Ein Körper mit dem Volumen von \(93\,\rm{cm^3}\) und einer Dichte von \(7{,}6\frac{{\rm{g}}}{{{\rm{c}}{{\rm{m}}^{\rm{3}}}}}\) wird an eine Schraubenfeder gehängt, die im unbelasteten Zustand \({62{\rm{cm}}}\) lang ist. Bei Belastung der Feder mit \({8{,}0{\rm{N}}}\) hat diese eine Länge von \({94{\rm{cm}}}\).

Berechne die Verlängerung, die die Feder erfährt, wenn man an sie den obigen Körper hängt.

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Berechnung der Federhärte \(D\):\[F = D \cdot s \Leftrightarrow D = \frac{F}{s} \Rightarrow D = \frac{{8{,}0,{\rm{N}}}}{{94\,{\rm{cm}} - 62\,{\rm{cm}}}} = 0{,}25\,\frac{{\rm{N}}}{{{\rm{cm}}}}\]Berechnung des Körpermasse \(m\):\[m = \rho  \cdot V \Rightarrow m = 7{,}6\,\frac{{\rm{g}}}{{{\rm{c}}{{\rm{m}}^{\rm{3}}}}} \cdot 93\,{\rm{c}}{{\rm{m}}^{\rm{3}}} = 710\,\rm{g} = 0{,}71\,{\rm{kg}}\]Berechnung des Körpergewichtes \({F_{\rm{G}}}\):\[{F_{\rm{G}}} = m \cdot g \Rightarrow {F_{\rm{G}}} = 0{,}71\,{\rm{kg}} \cdot 9{,}81\,\frac{{\rm{N}}}{{{\rm{kg}}}} = 7{,}0\,{\rm{N}}\]Berechnung der Federverlängerung \(s\) beim Anhängen des Körpers:\[F = D \cdot s \Leftrightarrow s = \frac{F}{D} \Rightarrow s = \frac{{7{,}0\,{\rm{N}}}}{{0{,}25\,\frac{{\rm{N}}}{{{\rm{cm}}}}}} = 28\,{\rm{cm}}\]Die Feder wird um \(28\,{\rm{cm}}\) verlängert.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Kraft und das Gesetz von HOOKE