Zeigt die Federkraft immer nach oben?
Nur die b ist wirchtig
Eine Feder (D = 80 N/m) besitzt im ungespannten Zustand die Länge l_vor = 15 cm.
a) Welche Länge l_o besitzt sie, wenn man m = 500 g anhängt und wartet, bis sie in der Gleichgewichtslage s = 0,0 m ist. Welche Kräfte wirken dann auf die Masse?
b) Nun wird m um 20 mm angehoben (s = + 20 mm). Welche Kräfte wirken im Augenblick des Loslassens auf die Masse ein (Bitte einzeichnen) und wie groß ist die resultierende Gesamtkraft?
b) Es wirkt die Geweichtskraft FG = - 4,9 N nach unten und die Federkraft FF = D · Δl = D · 0,041.. m = 3,3… N nach oben. => Resultierende Kraft F = -1,6 N nach unten.
Das steht in der Lösung.. Ich dachte folgendes:
Wenn wir die Feder nach oben heben, dann müsste doch die Federkraft nach unten wirken gegen die "Verformung" oder verwechsele ich die Rückstellkraft mit der Federkraft? Wenn ja zeigt die Federkraft dann immer in Richtung der Feder, hier oben?
1 Antwort
Ohne auf die Details der Aufgabe einzugehen:
Wenn die senkrecht hängende Feder im ungespannten Zustand (also F=0) die Länge Lo = 15 cm hat , und wenn es sich wirklich um eine "ideale Feder" im Sinne von Hooke handelt, dann wirkt die von ihr auf die angehängte Masse ausgeübte Kraft nach oben, solange die Feder "gespannt" ist (ihre Länge also größer als Lo), und nach unten, falls die Länge der (zusammengedrückten) Feder kleiner als Lo ist.
Die Federkraft kann also auch nach unten gerichtet sein. Für reale Federn gilt dieses "ideale" Verhalten nach dem Hookeschen Gesetz natürlich nur innerhalb gewisser Schranken.
Ganz simpel: Wenn Lo die Länge der hängenden Feder ist, wenn keine Last dranhängt, so ist die von der Feder ausgeübte Kraft (positive Richtung nach oben) gleich D * (L - Lo) (mit Berücksichtigung des Vorzeichens).
Dies setzt natürlich eine Feder voraus, die man wirklich auch (in gerader Linie) zusammendrücken kann, ohne seitliche Verbiegung.
Also auch wenn die weder nach oben gepresst wird?