Das Hookesche Gesetz I musstewissen Physik
musstewissen Physik
https://www.youtube.com/watch?v=2-dsNgdxbJs

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 heute beschäftigen wir uns mit gewichtskräften und was die so alles mit einer Feder anstellen wir stellen uns im kraftwegdiagramm und erklären euch das
0:08 husche Gesetz und wo ist da jetzt der Haken eine Feder kehrt immer wieder in ihre Ursprungslänge zurück egal ob man
0:21 sie zusammendrückt oder auseinanderzieht je mehr man eine Feder auseinanderzieht desto mehr Kraft
0:30 braucht man dafür und um das mit den auseinanderziehen und der Kraft etwas genauer zu untersuchen machen wir mal ein
0:38 Experiment sowas hier das nennt man eine Schraubenfeder warum ja klar weil das aussieht wie eine Schraube oh aber lass es gar nicht das interessante hier dran
0:48 viel interessanter ist es zu untersuchen was denn passiert wenn wir an so ein Ding hier ziehen die Beobachtung Nummer ein ist
0:56 wenn ich die einfach in Ruhe lasse dann hängt die zusammengekringelt hier oben rum das nennen wir dann passenderweise ihren Ruhezustand der Ruhezustand ist
1:05 also der in dem gar keine Kraft an der Feder zieht die Länge der Feder in ihren Ruhezustand nennt man passenderweise die ruhelänge Beobachtung Nummer 2 wenn ich
1:17 an der Feder ziehe dann brauche ich ja immer mehr Kraft je weiter ich die auseinander Zehe das fühle ich ja was kann man hier messen wir können z.B an
1:26 die Feder verschiedene Gewichte dran hängen und dann verlängert die sich und diese verl könen wir messen dann machen wir das
1:33 doch das ist unser Versuchsaufbau wir haben hier verschiedene Gewichte nämlich 50 100 150 und 200 g die wir an die Feder hängen und die die Feder dann
1:45 verlängert die einzelnen Gewichte haben dann verschiedene Gewichtskräfte nämlich 0,5 1 1,5 und 2 new den verlängerungsweg also der Weg um den sich die Feder
1:58 verlängert und die Gewichts Kräfte hauen wir dann zusammen in der Wertetabelle wenn wir kein Gewicht dran hängen also 0 Newton Gewichtskraft dran hängt dann ist
2:06 der verlängerungsweg auch 0 mm bei 0,5 Newton also bei einem Gewicht sind es 37 mm zwei Gewichte also 1 Newton haben
2:18 einen verlängerungsweg von 80 mm bei 1,5 Newton lesen wir 126 mm ab und bei 2 Newton sind es 73 mm und aus unserer
2:32 Wertetabelle basteln wir uns wieder mal einen Grafen und zwar diesmal ein kraftwegdiagramm hierfür übertragen wir unsere Werte einfach in ein Diagramm auf
2:42 der unteren Achse tragen wir den Weg auf und auf der Achse nach oben die Kraft bei 0,5 newon 37 mm bei 1 80 mm bei 1,5 Newton 126 mm und bei 2 Newton 173 mm
3:00 zum Schluss verbinden wir die einzelnen Punkte und wir sehen mehr oder weniger ist das eine gerade Linie oder wie wir auch sagen eine gerade und weil den Graf
3:10 hier eine Gerade ist sagen wir die Gewichtskraft ist proportional zu dem verlängerungsweg der Feder zumindest ungefähr das bedeutet eigentlich nur für
3:20 jede Portion Gewichtskraft die wir anhängen dehnt sich die Feder um einen bestimmten Weg weiter aus das heißt doppelt so viel Gewichtskraft gleich
3:29 dopp so langer verlängerungsweg und weil das Verhältnis zwischen den beiden Größen Gewichtskraft und verlängerungsweg immer gleich also
3:37 konstant bleibt nennen wir Physiker dieses Verhältnis die Federkonstante und die kürzen wir mit einem dicken großen D ab die
3:46 Federkonstante D ist also die Kraft F durch den Weg s also d = f dur s für unsere Feder rechnen wir das jetzt mal Wert für Wert aus und hauen das in
3:57 unsere Wertetabelle als Spalte numero 3 und um die Federkonstante auszurechnen teilen wir also immer die Kraft durch den verlängerungsweg den
4:06 verlängerungsweg haben wir ja in mimetern gemessen wir brauchen den aber in Metern das heißt wir teilen 0,5 Newton durch
4:15 0,037 m und rauskommt 13,5 Newton pro me jetzt teilen wir 1 Newton durch 0,08 m und das ergibt eine Federkonstante von
4:28 12,5 newon pro me teilen wir jetzt 1,5 Newton durch 0,126 M dann ergibt das eine Federkonstante von 11,9 Newton pro Meter
4:41 und dann teilen wir jetzt 2 Newton durch 0,173 m und das ergibt eine Federkonstante von 11,6 Newton pro me hast du nicht gesagt die Federkonstante
4:53 sollte immer konstant also gleich bleiben was hast du da eben gemessen e das ist leider so wenn man Experiment macht dann bekommt man nicht immer die
5:02 bilderbuchwerte raus die man sich wünscht das kann natürlich sein dass ich ein bisschen geschlammt habe beim Ablesen es kann aber auch sein dass die
5:09 Gewichte nicht ganz genau 50 g waren oder die Feder war auch schon ein bisschen und ausgeleiert na ja okay jetzt könnte
5:19 man ja meinen dass die Federkonstante für alle Federn auf dieser Welt gleich ist aber das ist sie nicht dann bräuchten wir aber eine zweite Feder um
5:28 das zu checken willst du jetzt aus dem sauernort ja klar bei 0 Newton Gewichtskraft also wenn wir gar nichts dran hängen ist der verlängerungsweg 0
5:38 mm ist ja klar bei 0,5 Newton ist der verlängerungsweg 26 mm und die Federkonstante berechnen wir jetzt indem wir 0,5 Newton durch
5:51 0,026 M teilen und das ergibt 19,2 Newton pro mE bei 1,0 Newton ist der verlängerungsweg 52 mm und hier haben wir eine Federkonstante von 19,2 newon
6:06 pro mE bei 1,5 Newton ergibt sich ein verlängerungsweg von 78 mm und das ergibt eine Federkonstante von 19,2 Newton pro met und bei 2,0 Newton ist
6:18 der verlängerungsweg 105 mm und hier haben wir eine Federkonstante von 19,0 siehst du ed wie das geht wenn wir uns jetzt mal beide Federkonstanten das
6:29 heißt beide dritten Spalten der Wertetabelle anschauen und vergleichen dann sehen wir direkt die sind unterschiedlich die eine Federkonstante
6:38 ist viel kleiner als die andere Federkonstante aber trotzdem sind die Federkonstanten für die jeweiligen Federn ja konstant das heißt das
6:47 Verhältnis zwischen Gewichtskraft und verlängerungsweg bleibt immer gleich und der Vollständigkeitshalber machen wir jetzt auch mal für unsere zweite Feder
6:57 ein kraftwegdiagramm dann nehmen wir jetzt die wer te aus der Wertetabelle der zweiten Feder und tragen die auch in das kraftwegdiagramm der ersten Feder
7:06 ein hier sehen wir wirklich zwei Geraden die eine ist etwas steiler und das ist die bei der die Federkonstante auch größer ist die Steilheit der Geraden
7:15 also ihre Steigung entspricht der Federkonstanten groß D und diese Federkonstante charakterisiert eine Feder sagt uns also was das wohl für
7:25 eine Feder ist wenn ich z.B eine Feder in der Hand habe die etwas schwerer auseinander zuuziehen ist dann nennen wir die eine harte Feder und eine weiche
7:35 Feder ist dementsprechend leichter auseinander zuziiehen die Federkonstante von der harten Feder ist also größer weil wir mehr Kraft benötigen für den
7:44 gleichen verlängerungsweg und bei der weichen Feder brauchen wir einfach weniger Kraft unser D ist also kleiner und wenn wir die Formel jetzt hier
7:54 umformen also beide Seiten mal mit S mal nehmen dann bekommen wir f dur s mal s = d mal S und jetzt kurürzen wir diese ganzen da raus dann steht hier f= D mal
8:07 S und diese Formel also f= D mal s das ist das husche Gesetz der Erfinder der Formel war aber nicht Captain James Hook sondern Robert Hook und das ist ein
8:20 englischer Physiker gewesen sein Gesetz f= D mal s besagt dass die wirkende Kraft proportional zur Verlängerung einer
8:30 ist noch mal das heißt einfach dass wir je mehr wir die Feder auseinander Zehen umso mehr Kraft dafür benötigen und über diese Formel können
8:41 wir auch die benötigte Kraft F ausrechnen wenn wir die Federkonstante D und den verlängerungsweg S einer Feder messen falls ihr noch Fragen habt oder
8:53 irgendwas nicht verstanden hab dann schreibt uns einfach ein paar Kommentare und wenn ihr uns nicht abonniert dann wird Simon n vielleicht er demnächst von
9:00 Krokodil heingesucht alles klar let's go home