-Warum ist die Dehnung proportional zur Kraft (Physik)?
Bei einem Kraftmesser wird auch gesagt, die Dehnung ist proportional der Kraft. Warum ist das so?
3 Antworten
Das ist eine sehr vielschichtige Frage: Auf atomarer Ebene werden bei Druck die Abstände zwischen Atomen verkleinert und die mechanische Energie dabei im Körper gespeichert. Ohne Druck wird diese Energie wieder freigesetzt.
Dass das nun gerade ein linearer Zusammenhang ist - nunja, in erster Näherung ist fast alles ein linearer Zusammenhang. Selbst der Sinus ist nahe am Nullpunkt, also für kleine Auslenkungen, eine lineare Funktion.
Dann kann man sich noch fragen: warum hat die Feder eine solche Form? Da würde ich sagen, dass man einfach größere Auslenkungen hinbekommt, ohne auf atomarer Ebene zu weit zu ziehen oder stauchen und dabei einen Riss zu riskieren.
Der Rest ist Handwerkskunst basierend auf Erfahrungen: Welches Material verwendet man, in welcher Reinheit, welchen Querschnitt muss es haben, wie vermeidet man Materialermüdung, wie wird es möglichst günstig?
Weil die meisten Stoffe innerhalb nicht zu großer Dehnung sich so verhalten. Hat Herr Hook herausgefunden und danach nennt man das das Hook'sche Gesetz.
Beim Kraftmesser wird eine Feder eingebaut, bei der das innerhalb des Messbereichs (gegeben durch die Skalenlänge) gilt.
Weil man die Kraftmesser vorzugsweise so baut - dann hat man weniger Mühe mit der Skala.
Man könnte auch eine Blattfeder nehmen, aber dann ist die Skala ungleichmäßig geteilt.