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Physik Test - Feder und Federkonstante (in der Mechanik)

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?


1)   Warum sind Federn in dem Fachgebiet Mechanik von Bedeutung.

a)   Sie besitzen keine Bedeutung
b)   Mit Hilfe einer Feder kann potenzielle Energie gespreichert werden und anschließend wieder freigesetzt werden

 

2)  In zwei Versuch wird einmal eine (Metall)feder bei Belastung (mit einem Gewicht) untersucht und einmal ein Gummiband bei Belastung. Nachfolgend ist die graphische Auswertung gegeben. Welcher Graph entspricht dem Experiment mit der Metallfeder

Feder Experiment

a) Graph 1
b) Graph 2
 
 

3)  Bei der Anwendung von Federn lässt sich das sog. Hooksche Gesetz anwenden, dieses besagt, dass

a)   für elastische Federn gilt, dass die Längenänderung der einwirkenden Kraft proportional ist ( s =  F : D)
b)   für elastische Federn gilt, dass die Längenänderung der einwirkenden Kraft umgekehrt proportional ist 
 
 

4)   Befasst man sich mit einer Feder im Rahmen der Physik hört man immer wieder den Begriff "Federkonstante" (manchmal auch als Federhärte bezeichnet)

a)  Die Federkonstante bedeutet, dass jede Feder im Rahmen eines physikalischen Prozesses als konstant angesehen werden kann.
b)   Die Federkonstante F charakterisiert eine Feder und errechnet sich aus der Auslenkung (s) der Feder mit der dazu notwendigen Kraft F. Der Quotient aus Dehnung und Kraft ergibt die Federkonstante
 
 

5)  In Aufgabe 3 und 4 haben wir uns mit dem Hookschen Gesetz befasst. Nun ist zu klären, ob die Gesetzmäßigkeiten aus Aufgabe 3 und 4 immer angewendet werden können.

a)   Diese o.g Gesetzmäßigkeiten gelten nur bis zum Erreichen der Elastizitätsgrenze. Eine Feder, welcher über diese Grenze hinaus beansprucht wird, ist defekt und kann nicht mehr verwendet werden (Auftreten einer plastischen Verformung)
b)   Diese  o.g Gesetzmäßikeiten gelten immer.
 
 

6)  Kommen wir zu einem komplexeren Thema. Wir wollen zwei Feder "in Reihe " schalten, dass heisst wir verbinden zwei Federn miteinander. 

Reihenschaltung von Federn
Fangen wir der Dehnung der Gesamtfeder
a)    s = s(1) + s(2), der Gesamtfederweg ergibt sich aus der Summe der Federwege jeder einzelnen Feder
b)    s = s(1)  · s(2),  der Gesamtfederweg ergibt sich aus dem Produkt der Federwege jeder einzelnen Feder
 
 

7)  Nun müssen wir noch die Federkonstante D für die Reihenschaltung der beiden Federn bestimmen. 

a)  Wirken zwei Federn in Reihe, können die beiden Federkonstanten nicht einfach addiert werden. Es muss eine Ersatzfederkonstante ermittelt werden, deren Formel lautet;  D = 1/D(1) + 1/D(2)
b)  Wirken zwei Federn in Reihe, können die beiden Federkonstanten einfach addiert werden
 
 

 

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