In diesem Beitrag geht es darum, wie man Kraft misst. Zuerst erkläre ich die Skalenteilung der Kraftmesser und das Hookesche Gesetz. Dazu stelle ich Aufgaben vor.
Wie man Kraft misst
Betrachte die Skalen von Kraftmessern mit verschiedenen Messbereichen! Worin besteht der Unterschied? Die Federn haben unterschiedliche Stärken.
Versuch Skalen von Kraftmessern an Federn:
Wir untersuchen verschiedene Federn und tragen die gemessenen Werte werden in eine Tabelle ein.
Die an einer Feder wirkende Kraft und deren Längenänderung sind proportional.
Wir sagen: Es besteht ein linearer Zusammenhang zwischen Kraft und Dehnung.
Der lineare Zusammenhang kann mathematisch formuliert werden:
Definition Federkonstante:
Die physikalische Größe D heißt Federkonstante. Sie gibt an, wie hart eine Feder ist.
Formeln zum Hookesches Gesetz:
Beispielaufgaben zum Hookeschen Gesetz
Beispiel 1:
Auf eine Feder mit der Federkonstanten D = 2 N/cm wirkt eine Kraft von F = 12 N.
Wie groß ist die Dehnung dieser Feder?
Die Federdehnung beträgt s = 6 cm.
Beispiel 2:
Eine Feder der Federkonstanten D = 3 N/cm wird um s = 5 cm gedehnt.
Welche Kraft F wirkt an ihr?
Es wirkt eine Kraft von F = 15 N
Beispiel 3:
An einer Feder wirkt die Kraft F = 12 N.
Sie erfährt dabei eine Dehnung von s = 4 cm.
Berechne die Federkonstante.
Die Federkonstante beträgt 3 N/cm
Aufgaben zum Hookeschen Gesetz
1. Federkonstante
Berechne für die folgenden Messwerte die jeweilige Federkonstante.
Hinweis : Wandle alle Kräfte zuvor in N und alle Längen in cm um.
2. Auslenkung
Eine Feder hat die Federkonstante D = 120 N/cm.
Berechne die jeweilige Auslenkung der Feder.
Hinweis: Wandle zuvor alle Kräfte in N um.
3. Kraft
Eine Feder hat die Federkonstante D = 150 N/cm.
Berechne die jeweilige Kraft, die zur gemessenen Auslenkung gehört.
Hinweis: Wandle zuvor alle gemessenen Auslenkungen in cm um.
4. Federkonstante
Berechne für die folgenden Messwerte die jeweilige Federkonstante.
5. Auslenkung
Eine Feder hat die Federkonstante D = 120 N/cm.
Berechne die jeweilige Auslenkung s der Feder.
6. Kraft
Eine Feder hat die Federkonstante D = 150 N/cm.
Berechne die jeweilige Kraft, die zur gemessenen Auslenkung gehört.
Hier findest du die ausführlichen Lösungen
und hier eine Übersicht über weitere Beiträge zum Thema Mechanik, Festkörper und Flüssigkeiten, darin auch Links zu Aufgaben.
