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Frage zu Arbeit: Elastische Potenzialenergie

Fach Physik

Physik

Quelle Originais Teachy

Originais Teachy

Thema Arbeit: Elastische Potenzialenergie

Arbeit: Elastische Potenzialenergie

Schwierigkeit Schwierig

Schwierig

(Originais Teachy 2025) - Frage Schwierig von Physik

Bei einem Experiment zur Bestimmung der Federkonstante wendet ein Schüler unterschiedliche Kräfte an und misst die daraus resultierenden Verformungen, die er in einer Tabelle festhält. Trägt er diese Messwerte in ein kartesisches Koordinatensystem ein, entsteht eine Gerade, deren Steigung den Zusammenhang zwischen Kraft und Dehnung verdeutlicht. Da die Gerade exakt durch den Ursprung verläuft, kann der Schüler Rückschlüsse auf das Verhalten der Feder ziehen. Was bedeutet dieses Ergebnis im physikalischen Kontext und wie wäre die Interpretation, wenn die Gerade nicht durch den Punkt (0, 0) ginge?

Der Verlauf der Geraden durch den Ursprung zeigt, dass die Feder keine Energie speichert. Würde sie nicht durch (0, 0) verlaufen, könnte man daraus schließen, dass bei der Verformung Energie verloren geht.

Dass die Gerade durch den Ursprung führt, belegt, dass die Feder keinen nennenswerten Bewegungswiderstand aufbaut. Würde die Linie nicht durch den Punkt (0, 0) verlaufen, ließe sich vermuten, dass ein innerer Widerstand vorliegt.

Dass die Gerade durch den Ursprung verläuft, weist darauf hin, dass die Feder keine anfängliche Vorspannung besitzt. Würde die Linie hingegen nicht durch (0, 0) gehen, würde dies bedeuten, dass die Feder bereits vor dem Anlegen einer Kraft verformt ist.

Eine Gerade, die den Ursprung passiert, zeigt, dass die Feder unbegrenzt elastisch wäre. Würde sie nicht durch (0, 0) verlaufen, könnte das darauf hindeuten, dass die Feder ihre Elastizitätsgrenze sehr schnell erreicht.

Die Tatsache, dass die Linie den Ursprung passiert, demonstriert, dass die Feder proportional gemäß dem Hooke’schen Gesetz ohne Anfangsverformung arbeitet. Würde die Gerade nicht über (0, 0) verlaufen, läge vermutlich eine Anfangsverformung oder das Wirken zusätzlicher Kräfte vor, die das ideale Verhältnis zwischen Kraft und Dehnung stören.

Antwortbogen:

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