Kraft und das Gesetz von HOOKE

Mechanik

Kraft und das Gesetz von HOOKE

  • Wie werden im Alltag Kräfte gemessen?
  • Wie funktioniert eine Federwaage?
  • Biegt sich eine Betondecke eigentlich durch, wenn man auf ihr steht?
  • Was versteht man unter einer Zerreißprobe?
Die Gleichung\[\color{Red}{F_{\rm{F}}} = {D} \cdot {s}\]ist bereits nach \(\color{Red}{F_{\rm{F}}}\) aufgelöst. Du brauchst also keine Umformungen durchzuführen.
Um die Gleichung\[{F_{\rm{F}}} = \color{Red}{D} \cdot {s}\]nach \(\color{Red}{D}\) aufzulösen, musst du drei Umformungen durchführen:


Vertausche die beiden Seiten der Gleichung.
\[\color{Red}{D} \cdot {s} = {F_{\rm{F}}}\]
Dividiere beide Seiten der Gleichung durch \({s}\). Schreibe diese Division aber nicht mit dem Divisionszeichen (:), sondern als Bruch, in dem \({s}\) im Nenner steht.
\[\frac{\color{Red}{D} \cdot {s}}{{s}} = \frac{{F_{\rm{F}}}}{{s}}\]
Kürze den Bruch auf der linken Seite der Gleichung durch \({s}\).\[\color{Red}{D} = \frac{{F_{\rm{F}}}}{{s}}\]Die Gleichung ist nach \(\color{Red}{D}\) aufgelöst.
Um die Gleichung\[{F_{\rm{F}}} = {D} \cdot \color{Red}{s}\]nach \(\color{Red}{s}\) aufzulösen, musst du drei Umformungen durchführen:


Vertausche die beiden Seiten der Gleichung.
\[{D} \cdot \color{Red}{s} = {F_{\rm{F}}}\]
Dividiere beide Seiten der Gleichung durch \({D}\). Schreibe diese Division aber nicht mit dem Divisionszeichen (:), sondern als Bruch, in dem \({D}\) im Nenner steht.
\[\frac{{D} \cdot \color{Red}{s}}{{D}} = \frac{{F_{\rm{F}}}}{{D}}\]
Kürze den Bruch auf der linken Seite der Gleichung durch \({D}\).\[\color{Red}{s} = \frac{{F_{\rm{F}}}}{{D}}\]Die Gleichung ist nach \(\color{Red}{s}\) aufgelöst.

Die Animation zeigt das schrittweise Auflösen der Formel für das Gesetz von HOOKE nach den drei in der Formel auftretenden Größen.

Die Simulation wird zur Verfügung gestellt von:

PhET Interactive Simulations
University of Colorado Boulder
https://phet.colorado.edu

Informationen zur Verwendungsmöglichkeiten der Simulationen findest du unter:

https://phet.colorado.edu/de/licensing

Didaktische Hinweise
Untersuche den Zusammenhang zwischen Kraftaufwand, Federkraft, Federkonstante, Federlänge und potenzieller Energie. Erkläre, wie die Zusammenschaltung von zwei Federn (hintereinander oder parallel) die effektive Federkonstante und die Federkräfte verändert. Sage voraus, wie die in der Feder gespeicherte potenzielle Energie sich mit der Federkonstante und die Federlänge verändert.

Die Animation zeigt den Aufbau und die Funktionsweise eines Kraftmessers.

Downloads:

Die Animation zeigt den Aufbau und die Bedienung eines Federkraftmessers.

Die Animation zeigt die Kalibrierung eines Federkraftmesser durch Belastung mit bekannten Gewichtskräften.

Die Animation zeigt, wie man die Gleichung \(D = \frac{{\Delta F}}{{\Delta x}}\) (Gesetz von HOOKE) nach \(\Delta F\) auflöst.

Die Animation zeigt, wie man die Gleichung \(D = \frac{{\Delta F}}{{\Delta x}}\) (Gesetz von HOOKE) nach \(\Delta x\) auflöst.

Die Animation zeigt anhand des sogenannten "Proportionalitätsdreiecks", wie man die Gleichung \(D = \frac{{\Delta F}}{{\Delta x}}\) (Gesetz von HOOKE) nach irgendeiner der gesuchten Größen auflöst.

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