Spannarbeit / Verformungsarbeit

Mit der so genannten Spannarbeit bzw. Verformungsarbeit beschäftigen wir uns in diesem Artikel. Dabei erklären wir euch, was man unter der Spannarbeit / Verformungsarbeit versteht und wie man sie berechnet. Dieser Artikel gehört zur Rubrik Physik / Mechanik.

Bevor wir uns im nun Folgenden mit dieser Art der mechanischen Arbeit befassen, solltet ihr sicher stellen, dass ihr einige Grundkenntnisse der Physik bereits besitzt. Wem die folgenden Themen noch gar nichts sagen, der möge diese bitte erst einmal nachlesen. Alle anderen können gleich mit der Definition der Spannarbeit starten.

• Newtonsche Gesetze
• Gleichförmige Bewegung
• Gleichmäßig beschleunigte Bewegung
• Mechanische Arbeit

Spannarbeit / Verformungsarbeit: Was ist das?

Die Spannarbeit bzw. Verformungsarbeit ist eine Art von mechanischer Arbeit. Aus diesem Grund sollt ihr nun kurz noch die Definition der mechanischen Arbeit kennen lernen, sofern ihr diese noch nicht kennt: Mechanische Arbeit wird verrichtet, wenn ein Körper durch eine Kraft bewegt oder verformt wird. Das Formelzeichen für die Arbeit ist das "W". Als Einheit wird Joule ( J ) bzw. Newton-Meter ( Nm ) verwendet. Dabei ist 1J = 1Nm.

Kommen wir nun zur Verformungsarbeit: Wird ein Körper verformt, so wird Verformungsarbeit verrichtet. Beispiel: Eine Feder, die in die Länge gezogen wird. Um die Verformungsarbeit berechnen zu können, benötigt man den Ausdehnungsweg der Feder sowie die Endkraft oder die Federkonstante. Im nun Folgenden findet ihr die passenden Formeln und - zum besseren Verständnis - einige Beispiele.

• "W" ist die Verformungsarbeit in Newton-Meter [ Nm ]
• "F_E" Endkraft an der Feder; Die Kraft bei der Ausdehnung um die Stecke "s" in Newton [ N ]
• "s" ist die Dehnung der Feder in Meter [ m ]
• "D" ist die Federkonstante in Newton pro Meter [ N/m]

Beispiel 1:

Ein Gewicht zieht mit einer Kraft von 50 Newton am unteren Ende einer Feder. Diese verlängert sich dadurch um eine Strecke von 12cm. Wie viel Federspannarbeit wurde dadurch verrichtet?

Lösung: Wir entnehmen dem Text die entsprechenden Angaben und setzen diese in die erste Formel ein.

Beispiel 2:

Eine Feder hat eine Federkonstante von 100N/m und wird um einen Weg von 0,2m ausgelenkt. Wie groß ist die verrichtete mechanische Arbeit?

Lösung: Wir entnehmen dem Text die entsprechenden Informationen und setzen diese in die zweite Formel ein.

Links:

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