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Das Hooke'sche Gesetz HTML5

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Zusammenfassung

Nach dem Hookeschen Gesetz ist die Stärke der Kraft F, die erforderlich ist, um eine Feder mit einer bestimmten Länge x zu verlängern oder zusammenzudrücken, proportional zu dieser Länge. Mathematisch wird dieses Gesetz mit F = -kx geschrieben, wobei k eine charakteristische Federkonstante ist, die "Steifigkeitskonstante" genannt wird und in N.m-1 ausgedrückt wird.

Die Kraft ist null, wenn die Dehnung x null ist, d h. wenn die Feder ihre Leerlauflänge l0 hat.

Robert Hooke ist der britische Physiker, der diese elastische Rückstellkraft untersucht hat (1678). Der Begriff elastisch bedeutet hier, dass die Feder nach der Verformung in ihre ursprüngliche Ruhestellung zurückkehrt. Dies ist übrigens auch die Bedeutung des Minuszeichens in der mathematischen Formulierung. Es bedeutet, dass die Rückstellkraft F zu jedem Zeitpunkt in die entgegengesetzte Richtung der Bewegung gerichtet ist, um die Verzerrung, die die Kraft erzeugt, aufzuheben. Es ist wichtig zu betonen, dass diese Elastizität Grenzen hat. In der Realität kehrt eine Feder nie vollständig in ihre ursprüngliche Form zurück, und das Hookesche Gesetz ist nur für kleine Verschiebungen im Vergleich zur Leerlauflänge l0 eine gute Näherung.

Lernziele

  • Zeigen Sie, dass die Rückstellkraft proportional zur Dehnung ist.
  • Schließen Sie daraus, dass die elastische Verformung proportional zur aufgebrachten Last ist.
  • Erstelle ein virtuelles Labor, um die Auswirkungen der Parameter k, g, Leerlauflänge und Dämpfung zu untersuchen.
  • Vergleiche die Schwingungen von zwei Federn in zwei verschiedenen Kontexten.