Feder mit Vorspannung?
Wenn ich eine Feder mit der Vorspannung 5 N habe und eine Federkonstante D= 7N/cm und ermitteln muss, wie weit sie sich dehnt, wenn mit einer Kraft von 8 N senkrecht an ihr gezogen wird, muss ich dann die Vorspannung, also die 5N von der Kraft, 8N, dividieren oder was mache ich dazu?
3 Antworten
Es gibt Federn, die bei der Herstellung so "verdrillt" wurden, dass sie auf Zug nicht sofort reagieren, sondern erst ab einer gewissen Spannung, und dann auch nur auf den Zusatzwert. Sie würden sich beim Unterschreiten dieser "Startspannung" am liebsten noch ganz normal weiter zusammenziehen, aber ihre Windungen stoßen schon aneinander, und das geht deshalb nicht.
Wenn eine solche Feder gemeint ist: Bis 5 N rührt sich die Feder nicht, bei den nächsten 3 N dann so, dass 7 N ein cm ausdehen würden. Die Feder wird somit 3/7 cm weit ausgezogen.
"mit Vorspannung" ist nicht eindeutig.
Fall a): An der Feder hängt bereits ein Massestück und zieht mit 5 N. Die dadurch erzielte Verlängerung ergibt den Nullpunkt N1. Die unbelastete Feder ergibt den Nullpunkt N0.
Du kannst jetzt entweder die 5 N zu Deiner Kraft addieren, das ergibt die Verlängerung ab N0. Oder Du ignorierst die Vorspannung und nimmst nur Deine Kraft, das ergibt die Verlängerung ab N1.
Fall b): An der Feder verhindert ein Sperrhebel an Position N1, dass sie sich bis zu N0 verkürzt; dabei zieht sie mit 5 N an dem Sperrhebel.
Der Unterschied zum Massestück: Der Sperrhebel wirkt nicht mehr, sobald die Feder verlängert wird.
Solange Deine Kraft zwischen 0 und 5 N liegt, bewirkt sie gar nichts (außer dass der Sperrhebel weniger belastet wird), ab 5 N dehnt sie die Feder so, als ob es keinen Sperrhebel gäbe.
Im Fall Kraft > 5 N kannst Du die 5 N von Deiner Kraft subtrahieren, das ergibt die Verlängerung ab N1. Oder Du nimmst Deine ganze Kraft, das ergibt die Verlängerung ab N0.
Im Fall Kraft < 5 N ist die Verlängerung 0 (ab N1 gemessen).
Du musst die Gesamtkraft nehmen um die Gesamtauslenkung zu ermitteln.