Kräfte

Über diesen Kurs

Kraft ist ein Vektor, deshalb kommt es auf die Richtung an. Ziehen zwei Menschen einen Wagen mit 30 N und 20 N in dieselbe Richtung, ergeben sich insgesamt 50 N. Ziehen sie entgegengesetzt, bleiben 30 − 20 = 10 N in Richtung der stärkeren Kraft. Rechtwinklig zueinander wirkende Kräfte addierst du wie die Seiten eines rechtwinkligen Dreiecks: 3 N nach Osten und 4 N nach Norden ergeben 5 N nach Nordosten.

Die sechs Einheiten behandeln den Kraftbegriff, Newtons drei Gesetze, Reibung, Gravitation und Gewichtskraft, das Pendel sowie einen ersten Blick auf Arbeit und Energie. Newton formulierte die drei Gesetze 1687 in seinen Principia. Das Kräftepaar im dritten Gesetz wirkt auf verschiedene Körper und hebt sich deshalb nie gegenseitig auf. Pferd und Wagen bewegen sich trotzdem: Ob das Pferd beschleunigt, hängt von allen Kräften auf das Pferd ab, auch vom Boden, der gegen seine Hufe drückt. Reibung hängt kaum von der Kontaktfläche ab. Ein Ziegelstein gleitet flach liegend mit ungefähr derselben Reibung wie auf der schmalen Seite. Ein Mensch mit 70 kg erfährt auf der Erde etwa 687 N Gewichtskraft, auf dem Mars 260 N und auf dem Mond 113 N. Seine Masse bleibt überall gleich.

Das Bewegungslabor lässt ein Pendel auf der Erde, dem Mond oder dem Mars schwingen und vergleicht seine gemessene Schwingungsdauer mit der Formel. OpenStax gibt die Schwingungsdauer als T = 2π√(L ÷ g) an. Die Masse des Pendelkörpers kommt darin nicht vor. Ein schweres und ein leichtes Pendel gleicher Länge schwingen deshalb im Gleichschritt. Ein 1.00 m langes Pendel hat auf der Erde T ≈ 2.006 s. Du kannst auch rückwärts rechnen: Ein 75.000 cm langes Pendel mit einer Schwingungsdauer von 1.7357 s ergibt g ≈ 9.828 m/s².