6er Set Springmonster in 4 Farben

Springmonster – Set mit 6 Stück und 4 Farben

Diese kleinen Springmonster sorgen für Überraschung und Spaß – und sind gleichzeitig ein anschauliches Beispiel für spannende Physik. Jedes Monster ist etwa 6 cm groß, aus Kunststoff gefertigt und mit einem Federmechanismus und Saugnapf ausgestattet. Solche Art Springtiere gibt es schon seit den 70er Jahren. Wird die Feder zusammengedrückt, speichert sie Energie. Nach kurzer Zeit springt das Monster unvorhersehbar in die Höhe – ein echter Hingucker für Kinder, Jugendliche und alle, die neugierig sind. Welches Tier springt als Erstes, welches Tier springt am höchsten?

Der physikalische Hintergrund

• Beim Zusammendrücken wird die Feder gespannt und speichert potenzielle Energie.
• Löst sich die Feder, verwandelt sich diese Energie in kinetische Energie – das Monster springt.
• Je weiter die Feder ausgelenkt (zusammengedrückt) wird, desto größer ist die Rückstellkraft (Hookesches Gesetz).
• Luftwiderstand und innere Reibung sorgen dafür, dass die Sprunghöhe geringer ist, als die Theorie vorhersagt.
• So veranschaulichen die Springmonster spielerisch die Umwandlung von Energie und die Wirkung von Kräften.

Ein wenig Physik dazu:

Wer es genauer wissen möchte, kann die Sprungkraft auch berechnen:

• Drückt man auf einer geeigneten Waage die Feder um etwa 2 cm zusammen, zeigt die Waage ca. 2 kg (20 N) an.
• Daraus ergibt sich mit der Formel F = -Dx (D = Federkonstante; x = Auslenkung); F = 2 kg•10ms^-2, D = 500Nm^-1. In der zusammengedrückten Feder steckt eine Energie von E = 0,5Dx² = 0,4 J.
• Aus der Formel für die potentielle Energie E = mgh (m = Masse des Springtieres = 14 g; h = Sprunghöhe; g = 10ms²) ergibt sich eine Sprunghöhe von ungefähr h = 2,9 m.
• In Wirklichkeit kommt das Tierchen nicht so hoch, da beim Hochschnellen Energie auch für Eigenschwingungen und Drehbewegungen der Feder und für Überwindung der Luftreibung verbraucht wird.

Was passiert beim Runterdrücken?

Wenn Sie das Springmonster nach unten drücken, wird die Feder gestaucht (zusammengedrückt). Gleichzeitig saugt sich der kleine Gummisaugnapf am Boden fest und hält die Feder in dieser zusammengedrückten Position.

In diesem Moment steckt die Energie im System:

Die Feder ist um eine bestimmte Strecke x kürzer als im Ruhezustand.

Je stärker man sie zusammendrückt, desto mehr Energie wird gespeichert.

Hookesches Gesetz – einfach erklärt

Das Hookesche Gesetz besagt:

F = −Dx (F ist die Rückstellkraft der Feder, D ist die Federkonstante (abhängig vom Material und der Bauart der Feder), x ist die Auslenkung (also wie stark die Feder zusammengedrückt oder gedehnt wird))

Das Minuszeichen bedeutet nur, dass die Kraft immer entgegengesetzt zur Auslenkung wirkt (die Feder will zurück in ihre ursprüngliche Länge).

Beispiel am Springmonster:

Drücken Sie die Feder nur ein kleines Stück zusammen, ist die Rückstellkraft klein.

Drücken Sie sie weiter zusammen, steigt die Rückstellkraft proportional – sie wird immer größer.

Der Moment des Absprungs

Sobald der Saugnapf sich löst, „darf“ die Feder ihre gespeicherte Energie wieder freigeben. Die Rückstellkraft schnellt nach oben und wandelt die gespeicherte potenzielle Energie der Feder in Bewegungsenergie um. Genau deshalb springt das Monster hoch.

Kurz gesagt: „Je weiter die Feder ausgelenkt (zusammengedrückt) wird, desto größer ist die Rückstellkraft“