Federenergie und Hookesches Gesetz verstehen

Eine Feder speichert bei Dehnung oder Stauchung elastische Energie. Auf dieser Seite übst du Hookesches Gesetz, Federkonstante, Rückstellkraft, Spannarbeit, Energieumwandlung und Feder-Masse-Schwingungen.

Die Aufgaben passen besonders zu Klasse 8–10 und verbinden Formeln mit Federkraftmessern, Fahrzeugaufhängungen, Bungee-Seilen und technischen Federn.

So löst du Aufgaben zu Federn

  1. Bestimme Federkonstante D, Auslenkung x, Kraft F, Masse m oder Energie E.
  2. Verwende F = D·x, E_el = ½D x² oder T = 2π√(m/D).
  3. Achte beim Kraftvektor auf die Rückstellrichtung und bei Einheiten auf Meter und N/m.
  4. Prüfe, ob das Hookesche Gesetz und der elastische Bereich für die Aufgabe gelten.

4. Test

Federenergie, Spannarbeit und elastische Energie online üben

Test 4 zu Federkraft, Federkonstante, Spannarbeit und elastischer Energie mit 5 Aufgaben und Lösungen.

Wähle eine Antwort. Achte auf Federkonstante, Auslenkung, Richtung, Energie, Einheiten und den elastischen Bereich.

5 Fragen
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Richtig 0
Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Was gilt für zwei gleiche Federn in Parallelschaltung?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Die effektive Federkonstante ist die Summe der Federkonstanten..

  1. Federgrößen bestimmen: Ordne Kraft, Federkonstante, Auslenkung, Energie, Masse und Periodendauer zu.
  2. Federzusammenhang anwenden: Bei gleicher Auslenkung addieren sich die Kräfte: D_ges = D₁ + D₂.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die effektive Federkonstante ist die Summe der Federkonstanten.. Kontrolliere Einheiten, Richtung, elastischen Bereich und Größenordnung.

Bei gleicher Auslenkung addieren sich die Kräfte: D_ges = D₁ + D₂.

2. FrageMultiple Choice

Was gilt für zwei gleiche Federn in Reihenschaltung?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Die effektive Federkonstante ist kleiner als die einer einzelnen Feder..

  1. Federgrößen bestimmen: Ordne Kraft, Federkonstante, Auslenkung, Energie, Masse und Periodendauer zu.
  2. Federzusammenhang anwenden: Die Verlängerungen addieren sich; bei gleichen Federn gilt D_ges = D/2.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die effektive Federkonstante ist kleiner als die einer einzelnen Feder.. Kontrolliere Einheiten, Richtung, elastischen Bereich und Größenordnung.

Die Verlängerungen addieren sich; bei gleichen Federn gilt D_ges = D/2.

3. FrageMultiple Choice

Was beschreibt die Spannarbeit beim Dehnen einer Feder?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Die Arbeit, die nötig ist, um die Feder von x = 0 auf x zu bringen..

  1. Federgrößen bestimmen: Ordne Kraft, Federkonstante, Auslenkung, Energie, Masse und Periodendauer zu.
  2. Federzusammenhang anwenden: Weil die Kraft während des Dehnens zunimmt, ist die Arbeit die Dreiecksfläche ½Fx.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die Arbeit, die nötig ist, um die Feder von x = 0 auf x zu bringen.. Kontrolliere Einheiten, Richtung, elastischen Bereich und Größenordnung.

Weil die Kraft während des Dehnens zunimmt, ist die Arbeit die Dreiecksfläche ½Fx.

4. FrageMultiple Choice

Was geschieht beim Entlasten einer idealen Feder?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Die gespeicherte elastische Energie kann wieder als Arbeit abgegeben werden..

  1. Federgrößen bestimmen: Ordne Kraft, Federkonstante, Auslenkung, Energie, Masse und Periodendauer zu.
  2. Federzusammenhang anwenden: Im idealen Modell ist die Verformung vollständig reversibel.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die gespeicherte elastische Energie kann wieder als Arbeit abgegeben werden.. Kontrolliere Einheiten, Richtung, elastischen Bereich und Größenordnung.

Im idealen Modell ist die Verformung vollständig reversibel.

5. FrageMultiple Choice

Welche Energieumwandlung findet bei einer schwingenden Feder statt?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Elastische Energie und kinetische Energie wandeln sich periodisch ineinander um..

  1. Federgrößen bestimmen: Ordne Kraft, Federkonstante, Auslenkung, Energie, Masse und Periodendauer zu.
  2. Federzusammenhang anwenden: An den Umkehrpunkten ist die Federenergie maximal, in der Gleichgewichtslage die Bewegungsenergie.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Elastische Energie und kinetische Energie wandeln sich periodisch ineinander um.. Kontrolliere Einheiten, Richtung, elastischen Bereich und Größenordnung.

An den Umkehrpunkten ist die Federenergie maximal, in der Gleichgewichtslage die Bewegungsenergie.

Federenergie FAQ

Wie lautet das Hookesche Gesetz?

Im elastischen Bereich gilt für die Beträge F = D·x; mit Richtung wird die Rückstellkraft oft als F = -D·x geschrieben.

Wie berechnet man die gespeicherte Federenergie?

Für eine ideale lineare Feder gilt E_el = ½D x².

Gibt es Lösungen zu allen Aufgaben?

Ja. Jede Aufgabe enthält eine richtige Antwort, eine Erklärung und drei nachvollziehbare Lösungsschritte.