Rückstellkraft

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Die Rückstellkraft ist eine physikalische Kraft, die in Richtung der Ruhelage der in Bewegung versetzten Masse wirkt.

Sie tritt z. B. bei Auslenkungen von elastischen Federn und insbesondere bei Schwingungen auf. Von Rückstellkräften spricht man unter anderem bei Federpendeln, Fadenpendeln, schwingenden Wassersäulen in U-Rohren oder auch Blatt- und Torsionsfedern.

[Bearbeiten] 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. In jedem Fall wirkt die Rückstellkraft und die dadurch bewirkte Beschleunigung immer entgegen der Bewegungsrichtung.

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.

[Bearbeiten] Beispiel

Für das Federpendel gilt näherungsweise:

$F_\mathrm{r} = -D\cdot s$

F_r = Rückstellkraft

D = Federkonstante

s = Auslenkung

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