Anton-Philipp-Reclam-Gymnasium Leipzig/Kraefte721/Kraefte an der Schraubenfeder

Herzlich Willkommen auf unserer Seite zu den Kräften an der Schraubenfeder.

Wir wünschen euch viel Spaß 😉

Grundwissen

Hängt man an eine Schraubenfeder verschiedene Gewichte (100g=1N), verlängert sich die Schraubenfeder unterschiedlich.

Je mehr Kraft (in Newton) auf die Schraubenfeder einwirkt, desto mehr verlängert sich die Schraubenfeder. Dieser Vorgang ist proportional, wenn die Feder nicht überdehnt wird (zu viel Gewicht an der Feder hängt).

Wichtig ist, dass die Gewichtsangabe in Newton angegeben wird. Das bedeutet, wenn man an die Feder 10g hängt, sind das 0,1N.

- Federkonstante ist die Härte der Feder

- Das Hooke'sche Gesetz beschreibt die Verformung eines Festkörpers (z.B. einer Feder)

Berechnungen

F= D•s (Hooke‘sche Gesetz)

s= die Verlängerung der Feder in cm

D= Federkonstante

–>Durch ein Experiment mit einer Schraubenfeder findet man die Werte für die Berechnung der Federkonstante heraus. Das bedeutet wenn bei einem Experiment heraus kommt, dass die Verlängerung s 1cm ist und eine Kraft von 1 N auf die Feder einwirkt kann man die Federkonstante berechnen.

Schraubenfeder Experiment

–> Berechnung der Federkonstante: $D={\frac {F}{s}}$

—>F findet man heraus in dem man das Gewicht (unten an der Feder) in Newton umrechnet

100g=1N

—> wenn man die Federkonstante berechnet hat, kann man F berechnen, indem man F= D•s rechnet:

Newton= Federkonstante• beliebiger Wert s (dieser Wert ist je nach Aufgabenstellung unterschiedlich)

Beispiel

Man hängt an eine Schraubenfeder 400g, die Verlängerung ist 4cm. Wir wollen heraus finden wie viel Kraft (in N) auf die Schraubenfeder einwirkt, wenn die Verlängerung s 2,5cm ist.

1. Muss man die Federkonstante aus den vorgegebenen Werten berechnen.
2. Danach kann man mit der Federkonstante und dem vorgegebenem Wert die Kraft, die auf die Feder einwirkt, berechnen

Federkonstante:

($D={\frac {F}{s}}$)

Einsetzten: $D$= 4N:4cm —> 400g=4N

Berechnen: $D$= 1N_/cm —> jetzt haben wir die Federkonstante berechnet.

Endgültige Berechnung:

$F=D*s$

Einsetzten: $F$=1N_/cm•2,5cm

-> cm können weggestrichen werden (2,5•cm)

Berechnen: $F$=2,5N

-> jetzt haben wir den Endwert berechnet. 😌

Antwort: Wenn die Verlängerung 2,5 cm ist, wirkt 2,5 N auf die Feder ein.

Wenn ihr es verstanden habt, könnt ihr jetzt noch eine Übungsaufgabe lösen.

Übungsaufgabe

1. Man hängt an eine Schraubenfeder 20g, die Verlängerung ist 2cm. Finde heraus wie viel Kraft (in N) auf die Feder einwirken, wenn die Verlängerung 6cm ist.

Lösungen zu den Übungsaufgaben

Lösung zu 1.

1. Federkonstante berechnen: $D={\frac {F}{s}}$ —> $D$ = 0,2N:2cm —> $D$= 0,1N_/cm
2. Endgültige Berechnung: $F=D*s$ —> $D$=0,1 N_/cm •6cm —> $D$= 0,6N
3. Antwortsatz: Wenn die Verlängerung 6cm ist, dann wirken 0,6N auf die Schraubenfeder ein.

*bearbeitet, zu gleichen Teilen, von Reclam 721Kla und Reclam 721Lin