Federkonstante

Die Federkonstante und das hookesche Gesetz.

Die Federkonstante oder auch Federhärte $D$ gibt die Härte bzw. Steifigkeit einer Feder an. Sie hängt hauptsächlich von dem Material und der Form der Feder ab und wird experimentell bestimmt. Sie gilt, solange die Feder wieder elastisch in ihre Ausgangsform zurückspringen kann.

Wird eine Feder elastisch auseinander- oder zusammengedrückt, gilt das sog. hookesche Gesetz. Es besagt, dass die Federkraft $F$ proportional zu der Auslenkung $\Delta x$ ist und dass die Federkonstante $D$ wie folgt berechnet werden kann:

$F=D\cdot \Delta x \Longleftrightarrow D=\dfrac{F}{\Delta x}$

Die Einheit der Federhärte ist $\frac{\text{N}}{\text{m}}$ oder auch $\frac{\text{N}}{\text{cm}}$. Relativ „weiche“ Federn wie in einem Kugelschreiber haben kleine Federhärten $\left( D_\text{K} \approx 2\,\frac{\text{N}}{\text{cm}} \right)$. Die Federn von z. B. Stoßdämpfern in Autos besitzen größere Federhärten $\left( D_\text{A} \approx 500\,\frac{\text{N}}{\text{cm}} \right)$.

Mit Hilfe der Federkennzahl $D$ lässt sich außerdem die mechanische Energie, genauer die Spannenergie, einer ausgelenkten Feder bestimmen:

$E_\text{Spann}=\dfrac{1}{2} \cdot D \cdot (\Delta x)^2$

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