Physik Forum

[Callonm3]

Hey Leute ,

habe grade versucht ein paar Aufgaben der uni unserer Gruppenübung zu lösen und weiss grad nicht weiter , habe ein paar lösungsvorschläge hingeschrieben würde aber doch gerne verbesserungsvorschläge hören , bei manchen sachen weiss ich garnix mit anzufangen

1) Ein Federpotential (auch harmonisches Potential genannt) hat die Form
V  x=c x2mit c=200 N/m . Berechnen Sie die Kraft an den Stellen
x=15cm und x=−15cm .
Eine Spiralfeder mit einer Federkonstanten k = 100 N/m hat im unbelasteten Zustand eine Länge
von l = 15 cm. Welche Energie müssen Sie aufbringen, um die Feder um 3 cm auseinander zu
ziehen, beziehungsweise um 3 cm zusammen zu drücken?

Hier habe ich gedacht man berechnet zuerst mit V(x) = cx² für 15cm und -15cm das potential aus und negativiert es dann um die kraft zu erhalten

F = -V(x)

für die 2. Teilaufgabe wieder kraft ausrechnen und dann integral von 0 bis strecke s für F ? wie integriert man hier? http://de.wikipedia.org/wiki/Federarbeit das war die formel die ich gefunden habe , wie aber integrieren? habe doch keine variable?

2) Eine Messingkugel (linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient alpha = 19⋅10^-6*K^-1 )hat bei der
Temperatur t1=20 °C den Durchmesser d 1=20mm .
a) Auf welche Temperatur t2 muss die Kugel mindestens erwärmt werden, damit sie in einem
Ring mit dem Innendurchmesser d 2=20,03mm stecken bleibt?
b) Wie hat sich das Kugelvolumen bei der Erwärmung von t1 auf t2 relativ verändert
( delta V /V )?

hier lautet meine Formel

l ( x ) = alpha ( T - To )

wo ist hier der denkfehler? ich komme nicht auf eine längeneinheit für l ( x ) löse ich hier nach T auf bekomme ich keine richtige einheit


3) Welche Arbeit muss aufgewendet werden, eine Masse m1=1 kg von einer Erdumlaufbahn mit
Abstand R1=6370 km auf einen Abstand R2=7000 km zu bringen?
Die Masse der Erde beträgt mE=5,97⋅1024 kg , die Gravitationskonstante ist

ich habe hier etwas überlegt , bin mir aber nicht sicher wie man bei abständen vorgeht , an sich berechnet sich F ja F = G * m1*m2/r²

habe noch eine formel die lautet

Vektor F ( vektor r ) = G mE*m / r² * vektor r / r

das ergibt die haltekraft am ort vektor r , ich habe aber keine ahnung was was ist bei meiner aufgabe

für die arbeit würde ja dann gelten , W ( r1 / r2 ) = - integral von vektor r1 zu vektor r2 von Vektor F



Wäre sehr nett wenn jmd da irgendwelche lösungsvorschläge hätte

Vielen Dank

[Frank]

Frage 2a:

alpha =1/L0*DeltaL/DeltaT

http://de.wikipedia.org/wiki/Thermischer_Ausdehnungskoeffizient

DeltaL=0,03mm

L1=20mm
DeltaT=T2-T1
T1=293K (20°C)

Werte in Gleichung einsetzen, nach T2 auflösen, rechnen, fertsch.