Federn kombinieren

Reizend · Anmeldungsdatum: 02.07.2016 Beiträge: 86

In ein Rohr sind zwei Federn eingebaut (Reihe). Zieht man die Schnur unten um die Strecke x heraus, so wird zunächst nur die Zugfeder gedehnt. Von x=3,5cm an wird außerdem die Druckfeder von der Scheibe mitgenommen und daher zusammengedrückt. Die Federhärten betragen D_Z=0,80N/cm und D_D=1,00N/cm.

Wir fassen das ganze Gerät als eine einzige "kombinierte Feder" auf. Berechne die Federhärte dieser Feder für x=3,0cm und x=5,0cm.

Ist das x für die Gesamtfederhärte nicht irrelevant?

Das ist ja eine Reihenschaltung..ich hätte dann mit folgendem Ansatz weitergemacht:

1/D_ges = 1/D_1 + 1/D_2

= 10/8 + 1/1 = 18/8

D_ges = 8/18 = 4/9

In der Lösung steht folgendes:

Für x=3,0cm ergibt sich
D_3,0cm

=D_Z

=0,80Ncm

und für x=5,0cm
D_5,0cm

=DZ+DD

=0,80Ncm+1,00Ncm

=1,80Ncm

Aber die Federkonstante müsste doch eine konstante Größe sein?

Phips · Anmeldungsdatum: 26.12.2016 Beiträge: 45

Hallo Reizend. Im Prinzip kann man die Federhärten mit deinem Ansatz: 1/D_ges = 1/D_1 + 1/D_2 berechnen. In deinem Fall aber steht in der Angabe, dass bis 3,49999cm nur die erste Feder gedehnt wird, also ist die federkonstante unter 3,5 = D_Z=0,8N/cm. Für x=5cm gibt es eine möglichkeit: die Federn sind Paralell, wobei die Zweite Feder erst ab 3,5 cm "aktiviert" wird.
Ich hoffe das hat geholfen

Reizend · Anmeldungsdatum: 02.07.2016 Beiträge: 86

Noch nicht ganz Big Laugh

Man rechnet ja D einmal für 3cm aus und dann für 5 cm.. Bleibt die andere Feder etwa nach 3 cm stehen oder wie?

erkü · Anmeldungsdatum: 23.03.2008 Beiträge: 1414

Hey!

Bei Auslenkungen über 3,5 cm werden beide Federn um den gleichen Betrag

gedehnt bzw. gestaucht.
Daraus folgt die Parallel-Schaltung der beiden Federn.

Reizend · Anmeldungsdatum: 02.07.2016 Beiträge: 86

Ach ok und bei der Parallelschaltung muss ich nur die Auslenkung einer einzelnen Feder beachten?

Phips · Anmeldungsdatum: 26.12.2016 Beiträge: 45

Nein bei der Parallelschaltung addieren sich die Federkonstanten. Du kannst dir das so vorstellen, als ob die Federn ab 3,5 cm nebeneinander sind (mit etwas verbunden also gibt es einen angriffspunkt von welchem aus beide gleichzeitig gezogen werden) und du, um die ferdern um 1 cm auszulenken, beide einzeln um 1 cm dehnst.

Reizend · Anmeldungsdatum: 02.07.2016 Beiträge: 86

also muss ich es für 3,5cm von einer einzelnen Feder berechnen und das mit der Restauslenkung der beiden Federn zusammen addieren.. Also benutze ich bei der Restauslenkung die Summe der Federkonstanten?