Federkraft

Klick, klick: Du drückst gedankenverloren auf deinem Kugelschreiber herum. Dass die Mine immer wieder zurückschnappt, verdankt sie einer kleinen Feder. Federn stecken überall: in deiner Matratze, im Fahrwerk jedes Autos, im Trampolin. Und sie alle gehorchen einem erstaunlich einfachen Gesetz.

Das Hookesche Gesetz

Ziehst du an einer Feder, dehnt sie sich. Das Besondere: Die Dehnung ist proportional zur Kraft. Doppelte Kraft bedeutet doppelte Dehnung, dreifache Kraft dreifache Dehnung. Als Formel: F = D · s. Dabei ist F die Kraft in Newton, s die Dehnung, die wir meist in Zentimetern angeben, und D die Federkonstante passend dazu in N/cm. Trägst du die Kraft nach oben und die Dehnung nach rechts auf, bekommst du eine Gerade durch den Nullpunkt.

Die Federkonstante D

Die Federkonstante D verrät, wie hart eine Feder ist. Sie ist genau die Steigung der Geraden im Kraft-Dehnungs-Diagramm: D = 3 N/cm heißt, jede Dehnung um 1 cm braucht 3 N. Oft steht D auch in N/m statt N/cm, dann setzt du die Dehnung in Metern ein. Aus 3 N/cm werden so 300 N/m. Eine weiche Kugelschreiberfeder hat ein kleines D, eine harte Fahrwerksfeder ein riesiges. Genau darauf baut die Federwaage: Sie misst die Dehnung und rechnet sie über D direkt in eine Kraft um.

Wo überall Federn stecken

In deiner Matratze fangen Dutzende Federn dein Gewicht ab, jede gibt genau so weit nach, wie ihre Federkonstante erlaubt. Im Autofahrwerk schlucken harte Federn die Schlaglöcher. Und beim Trampolinspringen schnellt dich das gespannte Sprungtuch mit der gespeicherten Energie wieder nach oben. Das Gesetz gilt übrigens nur bis zur Elastizitätsgrenze: Ziehst du eine Feder darüber hinaus, bleibt sie verformt und die schöne Gerade ist dahin.