Gesetz von Hooke

Theorie: Das Gesetz von Hooke beschreibt die Wirkung einer Kraft auf elastische Körper (dies sind solche, die nach der Belastung in ihre ursprüngliche Lage zurückgehen).
	Die linksstehend aufgehängte Feder habe ohne äußere Belastung (es wirkt nur das Eigengewicht Fo) die Länge xo. Belastet man die Feder so, dass insgesamt die Kraft F (inklusive Eigengewicht) wirkt, dann habe die Feder nun die Länge x.

Versuche zeigen, dass der Quotient aus Kraftzunahme und Längenzunahme der Feder konstant ist. Diese Konstante wird als Federhärte oder Federkonstante D bezeichnet.

Hinweise:

• Mit Δ bezeichnet man in der Physik Differenzen zwischen zwei gleichartigen physikalischen Größen:
  Δ x = Endwert einer Länge - Anfangswert einer Länge
  Δ F = Endwert einer Kraft - Anfangswert einer Kraft

• Δ x ist auf keinen Fall mit der Federlänge zu verwechseln.
• Der Gültigkeitsbereich des hookschen Gesetzes ist (wie der eines jeden physikalischen Gesetzes) beschränkt. So kann man nach Hooke z.B. nicht die Verlängerung einer in der Schule üblichen Schraubenfeder berechnen, wenn man sie mit 4 000 N belastet.
• Bei vielen Aufgaben ist die Masse m des Körpers gegeben, mit der die Feder zusätzlich belastet wird. Um das Gesetz von Hooke anwenden zu können, musst du zuerst die Gewichtskraft F_g des Körpers nach der Beziehung F_g = m·g berechnen. Dabei bedeutet g die Erdbeschleunigung.

Musterbeispiel: Eine unbelastete Feder der Länge xo=15cm wird bei einer Belastung von F1 = 0,60 N auf die Länge x1 = 25 cm gedehnt. a) Berechne die Federhärte D der Feder.     b) Mit welcher Kraft F2 muss man an der Feder ziehen, damit sie dann eineinhalbmal so lang ist, wie im unbelasteten Fall.     c) Mit obiger Feder soll ein geeichter Kraftmesser gebaut werden. Wie weit (Strecke Δx') muss die Markierung der Hülse für F3 = 0,40 N vom unteren Ende der Hülse entfernt sein?   d) Nenne zwei Gründe, die gegen die Verwendung eines "Gummikraftmessers" sprechen.

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