(Originais Teachy 2023) - Frage Einfach von Physik

Ein Physikstudent führt ein Experiment durch, um die elastische potenzielle Energie einer Feder zu untersuchen. Er führt das folgende Verfahren aus: Er befestigt eine Feder mit der Federkonstanten k = 200 N/m an einer Wand und befestigt eine 2 kg schwere Box am freien Ende der Feder. Zunächst ist die Feder entspannt und das System ist in Ruhe. Der Student beginnt dann, die Box von der Wand weg zu bewegen und die Feder zu dehnen. Alle 10 cm der zurückgelegten Strecke protokolliert er die von der Feder ausgeübte Kraft F. Der Zusammenhang zwischen der Kraft F, die von der Feder ausgeübt wird, und der Verschiebung x der Box wird durch das Hooke'sche Gesetz beschrieben, F = kx. Basierend auf den gesammelten Daten erstellt der Student eine Tabelle, die die gemessene Kraft mit der Verschiebung der Box in Beziehung setzt, und stellt fest, dass die Kraft linear mit der Verschiebung variiert. Die Tabelle enthält die folgenden Wertpaare (F, x): (0 N, 0 m), (20 N, 0.10 m), (40 N, 0.20 m), (60 N, 0.30 m). Um die elastische potenzielle Energie zu bestimmen, die in der Feder gespeichert ist, wenn die Verschiebung x 0.20 m beträgt, und danach die kinetische Energie der Box zu berechnen, wenn sie die Verschiebung von 0.20 m erreicht, wobei bekannt ist, dass die mechanische Energie des Systems erhalten bleibt und dass die Box zunächst in Ruhe war. Berücksichtigen Sie g = 9.8 m/s² als die Erdbeschleunigung. Vernachlässigen Sie alle dissipativen Effekte und den Luftwiderstand.