Rückstellgröße

Die Rückstellkraft ist eine physikalische Kraft, die in Richtung der Ruhelage einer aus dieser Ruhelage heraus bewegten Masse wirkt.

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

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:

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

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

Weblinks

• Schwingendes Federpendel mit Veranschaulichung der Rückstellkraft (Java-Applet)