Das Hooke’sche Gesetz

Bei einem elastischen Körper der dem hooke’schen Gesetz unterliegt, ist die Kraft proportional zur Länge der Verformung. F ~ s. Die Gewichtskraft die ein Körper erzeugt, kann mit einem Federkraftmesser gemessen werden. Wie der Name schon nahe legt, befindet sich im Inneren eine (Schrauben)Feder, die sich ausdehnen und zusammen ziehen kann. Je nachdem wie groß die Kraft ist, die auf sie einwirkt. Das man eine (Schrauben)Feder verwendet und nicht beispielsweise ein Gummi hat seinen guten Grund. Es liegt am hooke’schen Gesetz. Benannt nach dem englischen Wissenschaftler Robert Hooke (1635 - 1703). Hooke erkannte bei seinen Experimenten, dass bei elastischen Körpern die Kraft proportional zur Länge der Verformung ist. Elastische Körper können verformt werden, gehen nach der Verformung jedoch wieder in ihre ursprüngliche Form zurück. Der Zusammenhang zwischen Kraft und Länge der Verformung ist nun folgender: Will man eine Feder doppelt so weit ausdehnen, so benötigt man die doppelte Kraft. Bei dreifacher Länge benötigt man die dreifache Kraft. Bei vierfacher Länge die vierfache Kraft und so weiter... Das Verhältnis zwischen benötigter Kraft (F) und Verformung (s) gibt die Federhärte “D” an. In dem dargestellten Fall beträgt die Federhärte: Das heißt: Für jeden weiteren Zentimeter, den die Feder verformt werden soll, benötigt man eine Kraft von 1/3 N. Oder anders herum ausgedrückt: Erhöht man die (Zug)Kraft um 1 N, so verformt sich die Feder um 3 cm.

Anwendung

Die Federhärte ist ein wichtige Materialeigenschaft. Ein Fahrrad benötigt eine andere Feder als ein Auto oder ein Zug. Je nachdem wie groß die einwirkenden Kräfte sind und wie stark die Verformung sein darf, muss eine andere Federhärte verwendet werden. Sonst könnte eine Fahrt sehr schnell sehr ungemütlich werden.

Das “Hooke’sche Gesetz” ist keine Selbstverständlichkeit:

Es gilt nicht für alle Gegenstände. Beispielsweise nicht für Gummibänder. Diese lassen sich zwar dehnen und damit verformen, allerdings „leiern sie aus“. Das heißt sie gehen nicht mehr vollständig in ihre ursprüngliche Form zurück, sondern bleiben etwas gedehnt. Der Gegenstand darf nicht dauerhaft verformt sein. Das heißt: Wurde eine Feder überbogen (zu viel Krafteinwirkung) so erfüllt sie nicht mehr das Gesetz und ist unbrauchbar.
s F D  Allgemeines  Hooke’sche Gesetz und Federhärte Experiment Das Hooke’sche Gesetz Hinweis: Experimente Hinweis: Experimente Fehler gefunden? Fehler gefunden?
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