Spannkraft und Spannenergie

Präsentation zum Thema: "Spannkraft und Spannenergie"—  Präsentation transkript:

1 Spannkraft und Spannenergie
Bungee-Springen: Potenzielle und kinetische Energie wandeln sich in Spannenergie um. Beachte: Die Kraft wird mit zunehmender Dehnung bzw. Stauchung immer größer.

2 Spannkraft und Spannenergie
Hookesches Gesetz: mit D=Federkonstante s=s2-s0 oder s=s1 -s0 Spannenergie:

3 Arbeit und Energie Die Definition der Arbeit ist “Kraft mal Weg”, wobei nur die Kraftkomponente in Wegrichtung zur Arbeit beiträgt. Im Falle konstanter Kraft bzw. mit dem Ort veränderlicher Kraft erhält man so für die Arbeit W die Definitionsgleichungen: bzw Zu jeder Art von Kraft gibt es eine Arbeitsform: Gewichtskraft Hubarbeit Federkraft Spannarbeit Reibungskraft Reibungsarbeit

4 Energieerhaltung mit Spannenergie
Spannenergie wird in kinetische Energie umgewandelt. Potenzielle Energie wird in Spannenergie umgewandelt und umgekehrt

5 Reibungsarbeit Perfekte Energieerhaltung wird nie beobachtet.
Motorkraft muß Luft- und Rollreibung ausgleichen Reibungsarbeit ist gleich Bremskraft mal dem Reibungsweg

6 Leistung Eine Leistung ist um so größer, je mehr Arbeit in um so kürzerer Zeit verrichtet wird. Hub-Leistung ist das Produkt aus Kraft mal Geschwindigkeit

7 Leistung Um festzustellen, in welcher Zeit welche Arbeit verrichtet wurde, wird der Begriff Leistung P eingeführt. Als Einheit der Leistung wurde das Watt [W] festgelegt. 1 Watt ist danach gleich der Leistung in der während der Zeit 1s die Arbeit 1J verrichtet wird. Wirkungsgrad

8 Bremsleistung Schnelle PKW’s benötigen leistungsfähigere Bremsen, um die größere Wärme abzuführen. Leistungsmessung: Ein Bremszaum bremst einen laufenden Motor auf eine konstante Drehzahl.

9 Fragen zur Spannenergie
Welche Arbeit ist nötig, um eine Feder mit der Konstanten D=100N/m von der Ruhelage auf 10cm auszudehnen und von diesen 10cm um weitere 40cm zu dehnen? Ein Wagen der Masse m=1000kg wurde auf eine Geschwindigkeit von v=10m/s beschleunigt. Nach dem Auskuppeln rollt er eine Strecke von s=100m. Anschließend prallt er auf eine Pufferfeder mit der Federkonstanten D= N/m. Wie weit wird die Feder zusammengedrückt (g=10m/s2, der Reibungskoeffizient beträgt =0,01)? Welche Leistung hat ein Flugzeugmotor mit einem Wirkungsgrad von 35%, wenn er ein Flugzeug der Masse m=2000kg in der Zeit t=5min auf eine Höhe von h=6000m und eine Geschwindigkeit von v=450km/h bringt?