Frage von 2105Luffy, 25

Formel für den Zusammenhang zwischen Masse und Ausdehnung einer Feder?

Guten Tag!In Physik haben wir die Aufgabe durch ein Versuch eine Formel abzuleiten, die den Zusammenhang zwischen der Ausdehnung einer Feder und der Masse(Gewichte) beschreibt. Ich habe sehr lange darüber nachgedacht, bin aber nur zu folgenden Ergebnissen gekommen: Es ist linear und man kann keine allgemeine Formel(Zahl/Faktor) für die Ausdehnung einer Feder herausfinden, da es ja unterschiedliche Federn gibt. Unten habe ich noch einige Bilder hinzugefügt, damit keiner denkt, dass ich hier nur meine Hausaufgaben machen lassen möchte.

Mein Freund Google habe ich auch schon gefragt, aber der gibt mir irgendwelche Formeln mit Integralen und ich bin mir ziemlich sicher, dass man das in der Anfang 11(BGYM) noch nicht besprochen hat, weswegen diese Formel es nicht sein kann.

Wenn ihr so nett seid, und noch kurz schreibt, wie man auf die Formel drauf kommt, wäre ich sehr dankbar.

MfG

Luffy

Antwort
von gfntom, 16

Es ist ja schon sehr viel Richtiges dabei, bei dem was du schreibst:

Der Zusammenhang zwischen Kraft und Federdehnung einer Feder ist linear. (Zumindest im elastischen Bereich der Feder, dh. wenn die Kraft nicht so hoch wird, dass die Feder sich dauerhaft verformt.)

Also gilt für eine Feder:
F = c * Delta l

c ist die sogenannte Federkonstante.

Und auch hier hast du recht: diese ist von Feder zu Feder unterschiedlich, diese muss man also entweder kennen (z.B. weil sie angegeben ist) oder aber - so wie ihr es gemacht habt - durch Versuche ermitteln.

Die Antwort ist also: Kraft und Längenänderung sind für eine Feder über die Federkonstante proportional. Verschieden Federn haben im allgemeinen verschieden Federkonstanten.

Antwort
von DieMilly, 7

Die Federkraft ist F = k*x, 

wobei k die Federkonstante ist (gibt an wie starr die Feder ist) und x die Auslenkung der Feder. 

Wenn eine Masse m an der Feder hängt, ist die Gewichtskraft F = m*g, also

m*g = k*x

Dann ist die Auslenkung einfach:

x = m*g/k

Antwort
von Copyyy, 11

Was ist Proportionalität?
"Zwischen zwei veränderlichen Größen besteht Proportionalität, wenn sie immer in demselben Verhältnis zueinander stehen." (Wikipedia)

Somit ist die Masse geteilt durch die Ausdehnung (oder umgekehrt) immer gleich bzw. konstant. Das musst du jetzt nur in eine Formel verpacken, indem du den Term mit einer Konstanten gleichsetzt (z.B. D, c oder k ("Federkonstante")).

Kommentar von 2105Luffy ,

Danke, das mit der Konstanten war mir noch neu:)

Kommentar von Copyyy ,

Du hättest das auch y oder sonstwie nennen, solange du sagst, dass die konstant ist^^
Zur Vollständigkeit halber: So wird die Federkonstante nicht berechnet, allerdings solltet ihr wahrscheinlich nur das herausfinden und wie man sie genau berechnet, macht ihr denn in den nächsten Stunden.

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