Federkonstante
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Die Federkonstante (Direktionskonstante), auch Federrichtgröße oder Federhärte genannt, korreliert als Proportionalitätsfaktor die Auslenkung einer linearen Feder mit der daraus resultierenden Zug- oder Druckkraft. Nach dem Hookeschen Gesetz ist die rücktreibende Kraft einer Feder proportional zur Auslenkung, es gilt also die Beziehung
Die Kraft F, die auf eine Feder wirkt, ist gleich dem Produkt aus Federkonstante D und dem Weg ΔL, um den sie gedehnt bzw. zusammengedrückt wird. Eine Feder mit vergleichsweise kleiner Federkonstante ist also relativ weich, da man nur eine geringe Kraft aufwenden muss, um sie zu dehnen bzw. zusammenzudrücken.
Die Federkonstante hängt sowohl vom Material als auch von der Form der Feder ab. Für einen Stab der Länge L0, dessen Querschnitt den Flächeninhalt A hat, ist die Federkonstante
Dabei bezeichnet E das Elastizitätsmodul, welches eine Materialeigenschaft ist.
Zur Bestimmung der Federkonstante führt man einen Zugversuch durch, bei dem man eine Kraft F anlegt, und die Auslenkung ΔL = L − L0 misst. Dann ergibt sich die Federkonstante zu
Die Federkonstante D wird üblicherweise in der Einheit Newton/Meter oder Kilogramm/Quadratsekunde angegeben.
![[D] = \frac{\rm N}{\rm m} = \frac{\rm kg}{\rm s^2}](../../../math/d/7/b/d7b4da4a5d65d08e93cad3c3351c0593.png)
Die Beschreibung einer Feder durch ihre lineare Federkonstante ist eine (in der Praxis nützliche und zumeist ausreichend genaue) Näherung. Die wirkliche Kraft-Abstands-Kurve benachbarter Atome, auf der das elastische Verhalten der festen Stoffe basiert, ist nichtlinear und mathematisch nur sehr aufwändig beschreibbar. Sie wird daher durch Anwendung des Hookeschen Gesetzes vereinfacht.
Die Federkonstante ist immer größer oder gleich Null.
