1.6.1 Kraftmessung mit einer Schraubenfeder

Bisher wurden Kräfte direkt nach F = Δ(m · v)/Δt ermittelt.

Die Größe einer Kraft F kann aber auch bestimmt werden, indem man sie hinsichtlich ihrer Wirkung mit bekannten Kräften vergleicht. Zum Vergleich bieten sich die Gewichtskräfte von Gegenständen an, da sie nach F = m · g leicht berechenbar sind.  Die Messung einer Kraft F_u   durch Vergleich mit einer Gewichtskraft kann wie folgt geschehen:

1. Man lässt F_u auf eine Schraubenfeder wirken und misst die von ihr verursachte Dehnung s.

2. Es wird die Masse m des Körpers K bestimmt, unter dessen Gewicht die Feder die gleiche Dehnung s erfährt.

Die Kraft F_u wird der Gewichtskraft auf K  gleichgesetzt und  nach F_u = m · g berechnet.

Ist das erlaubt ?

Wenn ein Körper K an einer Feder ruhig hängt, dann kann daraus zunächst nur geschlossen werden, dass die Feder  der Erdanziehung mit der  Kraft F_F = m·g entgegen wirkt und so den Körper in Ruhe hält. Dass der Körper K mit seiner Gewichtskraft an der Feder zieht, ist eine Schlussfolgerung aus dem Wechselwirkungsgesetz, wonach der Federkraft F_F = m· g eine gleich große Kraft entgegen wirkt.

Damit direkt aus der Dehnung  einer Feder auf die verursachende Kraft geschlossen werden kann, ist ein Gesetz erwünscht, welches die Abhängigkeit der Dehnung von der Kraft zeigt.

Es gilt: Die Federdehnung ist der verursachenden Kraft proportional.

F/s = Konstante D   →   F = D · s;     D = Federkonstante ( Federhärte)

D beschreibt die Kraft der  Feder nach Dehnung um eine Längeneinheit. Nach ihrer Kenntnis kann eine Kraft leicht anhand der von ihr verursachten Federdehnung bestimmt werden.