Kugel fällt auf Stahlplatte mit Feder

Jos · Gast

Meine Frage:
Hallo,
Ich bin neu hier und hab schon eine Frage zum Thema des Titels. Ich habe schon das ganze Forum durchforstet, bin aber nie auf das Bsp gestoßen das ich zum lösen bräuchte.
Folgende Aufgabenstellung:

Eine Kugel aus Knetgummi (Masse 1 kg) fällt von 2 m Höhe auf eine Stahlplatte (Masse 10 kg) und bleibt dort liegen. Die Stahlplatte ist durch eine Feder (Federkonstante 15 kN/m) mit dem Funda-ment verbunden. Mit welcher Kraft wird die Feder gestaucht?

Ich habe schon mehrfach angefangen die Aufgabe zu lösen, komme jedoch immer auf falsche Lösungen. Es sollten 365N rauskommen.

Meine Ideen:

Ich habe die Geschwindigkeit nach zwei Metern berechnet indem ich mithilfe von v=a*t, und s=0,5*a*t² gearbeitet habe. Da kommt dann eine Geschwindigkeit von 6,26m/s raus.

Nun weiter:

Epot+Ekin=0,5*D*x²

E_{pot}: (1) m_{Knete}*g*h und (2) m_{Stahlplatte}*g*x

E_{Kin}: (1) 0,5*m_{Knete}*v² (2) 0,5*m_{Stahlplatte}*v²

Wenn ich dann Epot und Ekin mit der Federgleichung gleichsetze habe ich eine quadratische Gleichung löse die dann. Dann sollte mein x-Wert rauskommen mit der sich die Feder zusammendrückt. Diesen X-Wert muss ich dann mit dem D (15000N/m) multiplizieren und ich bekomme meine Kraft die auf die Federn wirkt.

Stimmt mein Ansatz? Ich denke nicht weil ich komme nicht auf das richtige Ergebnis.

Ich danke schon einmal für eure Mithilfe.
lg Joennk

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

joennk · Anmeldungsdatum: 27.06.2016 Beiträge: 3

Also ich habe die Angenommen das die Geschwindigkeit die die Knetmasse hat auf die Stahlplatte weitergeben wird...ist das der falsche Ansatz den ich habe?
lg Joennk

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Auwi · Anmeldungsdatum: 20.08.2014 Beiträge: 602

Ich versuche mich auch mal:
a) Der Impulssatz ergib die Geschwindigkeit der Platte+Knete nach dem Stoß

Die so erzeugte kinetische Energie der Platte+Knete wird in Federenergie umgewandelt:

Die Kraft, die die Feder um s aus ihrer Ruhelage dehnt ist:

Man könnte noch berücksichtigen,daß die Ruhelage der Feder sich wegen der zusätzlichen Masse der Knete etwas verändert hat, deren Einfluß beträgt aber nur

Aber auch das würde die angeblich wirksame Kraft von 365 N nicht erklären !
Bin mal gespannt auf die Klärung ...

Huggy · Anmeldungsdatum: 16.08.2012 Beiträge: 785