Rückstellkraft

Die Rückstellkraft ist eine Kraft, die auf eine, aus ihrer Ruhelage heraus bewegte, Masse wirkt. Die Rückstellkraft wirkt hierbei in Richtung der Ruhelage dieser Masse, sie will die Masse in ihre Ruhelage "zurückstellen".

Sie tritt z. B. bei Auslenkungen von elastischen Federn auf:

• Bei Anwendung in Messgeräten ist sie dem Wert der Messgröße proportional, z. B. dem der elektrischen Stromstärke in einem Drehspulmesswerk.
• Beim Schwingen eines Feder-Masse-Systems wirkt sie wiederholt in wechselnder Richtung zur Ruhelage der Masse, z. B. beim Federn eines Fahrzeugs.

Eine Rückstellkraft kann auch an einem Körper wirksam werden, wenn er in eine tiefere Lage mit geringerer potentieller Energie frei beweglich ist, z. B. ein fallen gelassener Stein. Bei Fadenpendeln oder Wassersäulen in U-Rohren entsteht wiederholte Bewegungsumkehr (von der Schwerkraft angeregte Schwingung).

Rückstellkraft bei Schwingungen

Bei Abwesenheit bzw. Vernachlässigung anderer Kräfte gilt: Beim Anwachsen der Auslenkung von der Ruhelage bewirkt die Rückstellkraft eine Verringerung der Geschwindigkeit und beim Abnehmen der Auslenkung eine Vergrößerung der Geschwindigkeit. Aufgrund der Wirksamkeit des 2. Newtonschen Gesetzes führt die Rückstellkraft jeweils zu einer positiven oder negativen Beschleunigung der schwingenden Masse.

An den Umkehrpunkten der Schwingung erreicht die Rückstellkraft jeweils ihren Maximalwert. An den Nulldurchgängen, d.h. beim Passieren der Ruhelage, ist die Rückstellkraft gleich Null.

Wenn sich die Rückstellkraft zur Auslenkung direkt proportional verhält, spricht man von einer harmonischen Schwingung.

Beispiel

Für das Federpendel gilt näherungsweise:

mit

• F_r = Rückstellkraft
• D = Federkonstante
• s = Auslenkung.

Hinweis: Das Minuszeichen bewirkt, dass die Rückstellkraft und die Auslenkung des Pendels entgegengesetzt gerichtet sind. Interessiert man sich lediglich für die Beträge der beteiligten Größen, kann das Minuszeichen weggelassen werden.

Siehe auch

• Direktionsmoment

Basierend auf einem Artikel in: Wikipedia.de

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Datum der letzten Änderung:  Jena, den: 02.03. 2022