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Aufgabe

Schnur-Feder-Kombination

Schwierigkeitsgrad: schwere Aufgabe

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Skizze zur Aufgabe

Eine Schraubenfeder der Härte \(0,5\frac{{\rm{N}}}{{{\rm{cm}}}}\) ist im unbelasteten Zustand \(10\rm{cm}\) lang. Die Enden der Feder sind durch einen unelastischen Faden der Länge \(12\rm{cm}\) verbunden, der bei einer Zugbelastung von \(1,5\rm{N}\) reißt. Der Halter für die Schlitzgewichte sei gewichtslos. Auf den Schlitzgewichtshalter werden nacheinander 7 Körper von je \(0,5\rm{N}\) gelegt, wobei jedes mal die Dehnung des aus Feder und Faden bestehenden Gerätes gemessen wird.

a)

Ermittle zu jeder Belastungskraft die Gerätedehnung und erstelle eine Wertetabelle.

b)

Zeichne ein \(s\)-\(F\)-Diagramm: \(0{,}5\,{\rm{N}} \buildrel \wedge \over = 1\,{\rm{cm}}\); \(s\)-Achse mit Maßstab \(1:1\).

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a)

Die Wertetabelle ergibt sich zu:

\(F\;{\rm{in}}\;{\rm{N}}\) \(0,0\) \(0,5\) \(1,0\) \(1,5\) \(2,0\) \(2,5\) \(3,0\) \(3,5\)
\(s\;{\rm{in}}\;{\rm{cm}}\) \(0,0\) \(1,0\) \(2,0\) \(2,0\) \(2,0\) \(2,0\) | \(5,0\) \(6,0\) \(7,0\)
Gesamtlänge in \({\rm{cm}}\) \(10\) \(11\) \(12\) \(12\) \(12\) \(12\) | \(15\) \(16\) \(17\)

 

b)

Das Diagramm sieht wie folgt aus:

Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Diagramm zu Teil b)

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Kraft und das Gesetz von HOOKE