Elastische und plastische Verformung
Eine Kraft kann eine Feder auf zwei verschiedene Arten verformen.
- Verformungswirkung:Zieht man an einer Feder, wird sie länger.
- Elastisch:Die Feder springt nach dem Entlasten in ihre alte Länge zurück.
- Plastisch:Die Feder bleibt nach dem Entlasten gedehnt.
- Elastizitätsgrenze:Sie legt fest, wie weit du die Feder belasten darfst.
Selbst ausprobieren
Links steht die Feder, rechts das Kraft-Weg-Diagramm; die orange Fläche ist die gespeicherte Spannenergie.
Vergleiche zwei Einstellungen: Bei doppelter Dehnung wird die Fläche nicht doppelt, sondern viermal so groß — das Dreieck wächst ja in Breite und Höhe. Bei doppelter Federkonstante wird nur die Gerade steiler, die Fläche verdoppelt sich. Genau das steht in der Formel: s im Quadrat, D einfach.
Merksatz — die Dehnung einer Feder:
s = Länge unter Last − Ruhelänge
s: Dehnung der Feder in cm oder mm.
Ruhelänge: Länge der unbelasteten Feder, in derselben Einheit wie s.
Elastisch: Die Feder springt nach dem Entlasten in ihre alte Länge zurück.
Plastisch: Die Feder bleibt nach dem Entlasten gedehnt.
Elastizitätsgrenze: Sie legt fest, wie weit man die Feder belasten darf. Die Dehnung s wird immer aus zwei Längen gebildet.
Die Dehnung s ist eine Messgröße mit eigenen Regeln.
- Messgröße:Die Dehnung s wird immer aus zwei Längen gebildet.
- Nie einzeln:Eine einzelne Länge reicht dafür nicht aus.
- Ausblick:Wie stark eine Kraft eine Feder dehnt, klärt das nächste Unterkapitel.
Allgemeine Hinweise
Drei Griffe helfen dir, an einer Feder sauber zu messen und die Verformung richtig zu benennen.
Zweimal messen
Miss immer zweimal: unbelastet und belastet. Nur die Differenz der beiden Längen ist die Dehnung s.
Gleiche Längeneinheit
Miss beide Längen in derselben Einheit, cm oder mm, und schreibe sie mit dazu: s = 8,5 cm.
Ruhelänge notieren
Notiere die Ruhelänge einmal in der Tabelle. Dann liest du je Massestück nur eine Länge ab und rechnest im Kopf.