Berechnen Sie Federkraft, Federkonstante oder Verschiebung mit dem Hookeschen Gesetz F = kx. Kostenloser Online-Physikrechner.
Ein Hookesches-Gesetz-Rechner ermöglicht es Ihnen, die Beziehung zwischen Kraft, Federkonstante und Verschiebung für jede ideale Feder sofort zu berechnen, mit der Formel F = kx. Geben Sie zwei der drei Werte ein — Federkonstante, Verschiebung oder Kraft — und der Rechner löst nach dem fehlenden Wert auf, sodass Sie das Federverhalten für Physikprobleme, mechanisches Design oder allgemeines Interesse analysieren können.
Das Hookesche Gesetz, formuliert vom englischen Wissenschaftler Robert Hooke im Jahr 1676, ist eines der grundlegenden Prinzipien der klassischen Mechanik und Materialwissenschaft. Es beschreibt, wie Federn — und viele andere elastische Materialien — auf angewandte Kräfte reagieren: Die Dehnung oder Kompression ist direkt proportional zur angewandten Kraft, zumindest innerhalb der elastischen Grenze des Materials. Diese einfache lineare Beziehung liegt allem zugrunde, von der Federung Ihres Autos über die Spannung einer mechanischen Uhrenfeder bis hin zu den Federn in einer Matratze.
Dieser Rechner ist in vielen Kontexten nützlich: Physikstudenten nutzen ihn, um Federkraft- und elastische-potentielle-Energie-Probleme zu lösen, Ingenieure nutzen ihn, um Federn mit der richtigen Steifigkeit für mechanische Konstruktionen auszuwählen, und Hobbyisten nutzen ihn, um die Federn in alltäglichen Geräten wie Kugelschreibern, Trampolinen und Federungssystemen zu verstehen.
Eine Feder mit einer Federkonstante von 250 N/m wird um 0,05 Meter komprimiert. Mit F = kx: F = 250 × 0,05 = 12,5 N. Dies ist die Kraft, die die Feder ausübt, während sie sich gegen die Kompression wehrt und zu ihrer Gleichgewichtslänge zurückdrängt.
Der von diesem Rechner erzeugte Kraftwert stellt den Betrag der Rückstellkraft der Feder bei einer gegebenen Verschiebung dar — die tatsächliche Kraftrichtung ist immer der Verschiebung entgegengesetzt und zieht oder schiebt die Feder zurück zum Gleichgewicht. Beim Vergleich Ihres Ergebnisses mit der Referenztabelle beachten Sie, dass Federkonstantenwerte einen enormen Bereich umfassen — von weichen Federn in Druckkugelschreibern (zehn N/m) bis zu steifen Autofederungen (zehntausende N/m) — was sehr unterschiedliche Konstruktionszwecke widerspiegelt. Wenn Ihre berechnete Kraft für eine gegebene Verschiebung unangemessen groß erscheint, überprüfen Sie, ob Ihre Federkonstante für den Federtyp, den Sie modellieren, realistisch ist, und stellen Sie sicher, dass die Feder bei dieser Verschiebung noch innerhalb ihrer elastischen Grenze arbeitet.
Geben Sie zwei von Federkonstante, Verschiebung oder Kraft ein und lassen Sie den dritten Wert leer — der Rechner löst nach dem fehlenden Wert mit F = kx.
| Feder | Federkonstante |
|---|---|
| Klickfeder eines Druckkugelschreibers | 50 N/m |
| Trampolinfeder | 5.000 N/m |
| Fahrzeugfederung | 25.000 N/m |
| Torsionsfeder eines Garagentors | 8.000 N/m |
| Matratzen-Federkern | 3.000 N/m |