Fragensammlung: Arbeit: Elastische Potenzialenergie

Ein Schüler führt im Rahmen eines Schulversuchs eine Untersuchung an einer Feder durch, um die Speicherung elastischer potenzieller Energie zu demonstrieren. Dabei übt er verschiedene Kräfte aus, wodurch die Feder unterschiedlich stark komprimiert wird. Da die gespeicherte Energie von der Auslenkung abhängt, stellt sich die Frage: Welche der folgenden Aussagen beschreibt korrekt den Zusammenhang zwischen der elastischen potenziellen Energie (U) und der Auslenkung (x) der Feder?

Ein Student führt ein Experiment durch, bei dem er eine Feder komprimiert. Dabei misst er die aufgewendete Kraft F (in N) sowie den Weg der Kompression x (in cm). Die ermittelten Daten lauten: | x (cm) | 0 | 2 | 4 | 6 | |--------------|---|---|---|---| | F (N) | 0 | 20| 40| 60|

In einem Schulversuch nutzt Johann eine Feder, um kleine Projektile abzuschießen. Dabei stellt er fest, dass beim Zusammendrücken der Feder über eine bestimmte Strecke elastische potenzielle Energie gespeichert wird, die dann in Arbeit umgewandelt wird, um das Projektil in Bewegung zu setzen. Man geht davon aus, dass die gespeicherte elastische potenzielle Energie direkt proportional zum Quadrat der Kompressionsstrecke ist. Welche der folgenden Aussagen beschreibt also korrekt den Zusammenhang zwischen der elastischen potenziellen Energie und der Kompressionsstrecke der Feder?

Im Physikunterricht dehnt Maria eine Feder, indem sie verschiedene Kräfte anwendet und die resultierenden Auslenkungen misst. Die Messwerte zeigen, dass die aufgebrachte Kraft proportional zur Auslenkung ansteigt. Wie könnte Maria diese Beziehung im kartesischen Koordinatensystem grafisch darstellen, indem sie die Schnittpunkte mit den X- und Y-Achsen bestimmt?

Ein Techniker stellt das Fahrwerkssystem eines Sportwagens ein, bei dem Federn zur Dämpfung eingesetzt werden. Er soll ermitteln, wie viel elastische Potenzialenergie in den Federn gespeichert ist, wenn diese während der Fahrt komprimiert werden. Die Energie (U) wird mit der Formel U = ½ · k · x² berechnet, wobei k die Federkonstante und x die Durchbiegung bedeutet. Bestimmen Sie daher die Energie in einer Feder mit einer Federkonstante von 200 N/m bei einer Kompression von 0,1 m.