Um eine weiche und eine harte Feder in ein Diagramm einzutragen, müssen wir die Auslenkung (s) der Feder in Abhängigkeit von der angewendeten Kraft (F) betrachten. Dabei handelt es sich um Hooke'sche Federn, bei denen die Verschiebung Δx proportional zur aufgebrachten Kraft ist:
s = F/D
D ist hierbei die Federkonstante bzw․ die Federhärte. In diesem Fall ist F die Ursache und Δx die Auswirkung. Die Auslenkung erzeugt jedoch eine Gegenkraft F = -D * s.
Das Diagramm kann man sowie mit s als Funktion von F als ebenfalls mit F als Funktion von s darstellen. Beide Darstellungen zeigen eine Gerade. Bei der Darstellung von s als Funktion von F wird normalerweise das Minuszeichen weggelassen, da nur der Betrag und nicht die Richtung berücksichtigt wird. In beiden Fällen wird die härtere Feder zu einer steileren Geraden führen.
Wenn die Kraft auf der x-Achse und die Dehnung der Feder auf der y-Achse dargestellt werden, muss man sich fragen welche Feder bei gleicher Kraft stärker gedehnt wird. Die Antwort ist – dass die weiche Feder stärker gedehnt wird. Dies bedeutet; dass die Kurve im Diagramm für eine weiche Feder steiler sein wird als für eine harte Feder.
Es ist wichtig zu beachten: Dass die Steilheit der Kurve im Diagramm von der Federhärte abhängt. Je größer die Federkonstante ist, desto härter ist die Feder und desto weniger wird sie für eine gegebene Kraft ausgelenkt. Eine weiche Feder hingegen hat eine kleinere Federkonstante und wird dementsprechend weiterhin ausgelenkt.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass in einem s-F-Diagramm die Kurve für eine weiche Feder steiler sein wird als für eine harte Feder. Dies liegt daran – dass die weiche Feder bei gleicher Kraft stärker ausgelenkt wird.
Unterschiede zwischen harten und weichen Federn in einem Diagramm darstellen
Wie zeichnet man eine weiche und eine harte Feder in ein Diagramm und welche Unterschiede gibt es zwischen den beiden?