Definition

Spannung meint hier das Auseinanderziehen einer Feder oder eines sonstigen elastischen Körpers. Dabei muss man über den Spannweg hinweg eine Kraft ausüben. Weg mal Kraft gibt die Menge an Arbeit. Die entsprechende Energie ist dann in der gespannten Feder enthalten und heißt dann passend Spannenergie. Dazu mehr hier.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Ein Bogenschütze hat den Bogen gespannt: die Energie ist nun im gespannten Bogen enthalten.☛

Hintergrundwissen

Elastisch nennt man Körper, die nach einer Längung wieder ihre alte Form annehmen. Man zieht einen Körper etwas auseinander und braucht dann eine Kraft, ihn dort zu halten. Dann zieht man den Körper noch ein Stückchen weiter auseinander und braucht wieder eine Kraft, ihn dort zu halten. Die Spannarbeit ist die insgesamt für eine bestimmte Spannstrecke verwendet Arbeit in Newtonmeter.

Berechnung

Bei manchen Federn, Seilen oder Schnüren steigt die nötige Haltekraft proportional mit dem Längenzuwachs an. Für solche Gegenstände gilt das sogenannte Hookesche Gesetzt. Und nur für solche Gegenstände gibt es eine vergleichsweise einfache Formel für die Spannarbeit W:

MERKSATZ:

W = ½·D·s²

Aber auch wenn die nötige Kraft nicht proportional zum Längenzuwachs ist, kann man die Spannarbeit berechnen. Das ist zum Beispiel für viele Gummis der Fall.^[1] Die Mathematik wird dann aber aufwändiger. Man benötigt dann meist die sogenannte Integralrechnung. Für beide Fälle, siehe den Artikel Spannarbeit berechnen ↗

Fußnoten

[1] "Die Spannenergie […] einer Feder mit der Federkonstanten D, die vom entspannten Zustand um die Strecke s ausgelenkt wird, beträgt […] ½·D·s²". In: Dorn.Bader. Physik SII Gesamtband Gymnasium. Westermann Bildungsmedien. Braunschweig. 2023. ISBN: 978-3-14-152376-8. Dort im Kapitel "2.1 Energieformen und Energieerhaltung" der Abschnitt "Spannenergie" auf Seite 71. Siehe auch Spannarbeit berechnen ↗