Spring Constant Calculator

Calculate spring constant using Hooke's law (F = kx)

Spring Constant

Hooke's Law: F = kx

Formula
k = F / x

Was ist die Federkonstante?

Die Federkonstante (k) misst die Steifigkeit einer Feder – wie viel Kraft benötigt wird, um sie um eine bestimmte Strecke zu dehnen oder zu komprimieren. Ein hoher k-Wert bedeutet eine steife Feder, ein niedriger Wert eine weichere, flexiblere Feder.

Das Hookesche Gesetz definiert die Federkonstante als Grundlage in der Maschinenbau, Physik und vielen Alltagsprodukten wie Fahrzeugfederungen und Kugelschreibern. Sie bestimmt das Schwingverhalten eines Feder-Masse-Systems und die Speicherung elastischer Energie.

Anleitung zur Nutzung

  1. Gib die auf die Feder wirkende Kraft in Newton (N) ein.
  2. Gib die Verformung (Dehnung oder Kompression) in Metern ein.
  3. Klicke auf Berechnen, um die Federkonstante k in N/m zu erhalten.
  4. Nutze das Ergebnis, um Steifigkeiten zu vergleichen oder Mechanismen zu entwerfen.

Formel und Erklärung

k = F / x k = Federkonstante (N/m) F = wirkende Kraft (N) x = Verformung (m)

Das Hookesche Gesetz gilt nur innerhalb der Elastizitätsgrenze. Wird diese überschritten, verformt sich die Feder dauerhaft.

Rechenbeispiele

Messung einer Schraubenfeder

Eine Kraft von 50 N dehnt eine Feder um 0,1 m. k = 50 / 0,1 = 500 N/m. Dies ist eine mäßig steife Feder, geeignet für kleine Maschinenbaugruppen.

Kfz-Federung

Die Feder eines Autos komprimiert sich unter 2.000 N Last um 0,05 m. k = 2.000 / 0,05 = 40.000 N/m. Hochsteife Federn absorbieren Straßenstöße wirkungsvoll.

Feder einer Präzisionswaage

Die Feder einer Laborwaage weicht unter 0,5 N um 2 mm (0,002 m) aus. k = 0,5 / 0,002 = 250 N/m. Niedrige k-Werte eignen sich für empfindliche Messinstrumente.

Häufig gestellte Fragen

In welchen Einheiten wird die Federkonstante gemessen?▾
Die SI-Einheit ist Newton pro Meter (N/m), auch als kg/s² geschrieben. Sie gibt an, wie viele Newton benötigt werden, um die Feder um einen Meter zu dehnen oder zu komprimieren.
Ändert sich die Federkonstante mit der Temperatur?▾
Ja, die Steifigkeit nimmt bei höheren Temperaturen leicht ab, da sich der Elastizitätsmodul des Materials verändert. Für Präzisionsanwendungen werden temperaturklassifizierte Federn eingesetzt.
Was ist elastische potenzielle Energie?▾
Die in einer Feder gespeicherte elastische Energie beträgt PE = ½kx². Eine Feder mit k = 500 N/m, die um 0,1 m komprimiert wird, speichert ½ × 500 × 0,01 = 2,5 Joule.
Wie unterscheiden sich Federn in Reihe und parallel?▾
In Reihe: 1/k_ges = 1/k1 + 1/k2 (weicher). Parallel: k_ges = k1 + k2 (steifer). Parallelanordnungen werden bei Hochlastanwendungen eingesetzt.
Was ist die Grenze des Hookeschen Gesetzes?▾
Das Hookesche Gesetz gilt nur innerhalb der Elastizitätsgrenze. Darüber hinaus verformt sich die Feder dauerhaft und die lineare Beziehung zwischen Kraft und Verformung gilt nicht mehr.