Kraft, Feder & Kraftwandler

Das Wichtigste kurz erklärt

Kraft, Feder & Kraftwandler in 4 Schritten – mit Beispielen.

1. Hookesches Gesetz

   Die Federkraft wächst mit der Dehnung: F = D · s. D ist die Federkonstante (Federhärte).

   D = 20 N/cm, s = 3 cm F = 20 · 3 = 60 N

2. Kraft messen

   Genau das nutzt der Federkraftmesser. Einheit der Kraft: Newton (N). Gewichtskraft F = m·g (g ≈ 10 N/kg).

   5 kg → F = 50 N

3. Feste & lose Rolle

   Feste Rolle lenkt nur um. Lose Rolle halbiert die Kraft, verdoppelt aber den Weg.

   Last 100 N → mit loser Rolle nur 50 N

4. Goldene Regel der Mechanik

   Was man an Kraft spart, muss man an Weg zusetzen – die Arbeit bleibt gleich.

   halbe Kraft → doppelter Weg

Übungsaufgaben mit Lösungen

10 Beispielaufgaben aus diesem Thema – erst selbst überlegen, dann die Lösung aufklappen.

1. Das hookesche Gesetz beschreibt …

   • Adie Schwerkraft
   • Bdie Federkraft: je weiter gedehnt, desto größer die Kraft (F = D · s)
   • Cden Luftdruck
   Lösung anzeigen

   Richtig: B – die Federkraft: je weiter gedehnt, desto größer die Kraft (F = D · s)

   Kraft und Dehnung sind proportional.

2. Verdoppelt man die Kraft an einer Feder, so …

   • Ahalbiert sich die Dehnung
   • Bverdoppelt sich die Dehnung
   • Cbleibt sie gleich
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   Richtig: B – verdoppelt sich die Dehnung

   Kraft proportional zur Dehnung.

3. Mit einer losen Rolle hebt man eine Last von 100 N mit nur ___ N.Antwort: N

   Lösung anzeigen

   Lösung: 50

   Lose Rolle halbiert die Kraft.

4. Ein Flaschenzug mit zwei losen Rollen …

   • Aviertelt die nötige Kraft
   • Bverdoppelt die Kraft
   • Cändert nichts
   Lösung anzeigen

   Richtig: A – viertelt die nötige Kraft

   Mehr tragende Seile → weniger Kraft.

5. Wozu nutzt man kraftumformende Einrichtungen?

   • Aum Energie zu erzeugen
   • Bum mit weniger Kraft (dafür über mehr Weg) zu arbeiten
   • Cum Arbeit zu sparen
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   Richtig: B – um mit weniger Kraft (dafür über mehr Weg) zu arbeiten

   Kraft sparen, nicht Arbeit.

6. In welcher Einheit gibt man die Federkonstante an?

   • Anur N
   • BSekunden
   • Cnur cm
   • DN/cm (oder N/m)
   Lösung anzeigen

   Richtig: D – N/cm (oder N/m)

   Federkonstante: N je cm.

7. Was bedeutet eine große Federkonstante?

   • Aeine steifere (härtere) Feder
   • Beine längere Feder
   • Ceine weichere Feder
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   Richtig: A – eine steifere (härtere) Feder

   Große D → steife Feder.

8. Verdoppelt man die Kraft, wird die Dehnung s …

   • Agleich
   • Bhalb so groß
   • Cnull
   • Ddoppelt so groß
   Lösung anzeigen

   Richtig: D – doppelt so groß

   Proportionalität von F und s.

9. Eine weiche Feder hat eine …

   • Anegative Konstante
   • Bkleine Federkonstante
   • Cgroße Federkonstante
   • Dgar keine Konstante
   Lösung anzeigen

   Richtig: B – kleine Federkonstante

   Weiche Feder → kleines D.

10. Begründe, warum sich eine Feder bei doppelter Kraft doppelt so weit dehnt.

    • Aweil eine Feder grundsätzlich bei jeder beliebigen Kraft genau gleich weit nachgibt
    • Bweil die Dehnung proportional zur Kraft ist
    • Cweil sie weich ist
    Lösung anzeigen

    Richtig: B – weil die Dehnung proportional zur Kraft ist

    F = D·s, also F doppelt → s doppelt.

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