kräfte physikalisch?
Guten morgen ,
ich wollte fragen ob sie mir ,,Kräfte’’ erklären können ? Also halt Veränderung der form und Veränderung der Bewegung und am besten noch Beispiele
Danke :)
3 Antworten
Nach Sir Isaac Newton ist die Kraft F definiert mit:
Das bedeutet in Worten -> Kraft ist die zeitliche Ableitung des Impuls
Dabei ist der Impuls p selber definiert mit:
Also Masse m multipliziert mit der Geschwindigkeit v
Für die zeitliche Ableitung ergibt sich dann formal:
Das bedeutet also, dass eine Kraft nur dann existiert, wenn sich die Masse über die Zeit verändert oder sich die Geschwindigkeit über die Zeit verändert. Letzteres, also eine Änderung der Geschwindigkeit, kennst du und wird Beschleunigung genannt.
Da das eine häufige Form der Kraftentstehung ist eine Masse m zu beschleunigen, lernt man in der Schule die vereinfachte Form der Gleichung mit:
Wobei
ist und damit:
gilt, aber dies ist nur ein möglicher Fall und gilt nicht universell, also für alle Zeiten.
Ein praktisches Beispiel aus dem Alltag für eine Kraft ist die sogenannte Gewichtskraft oder das Gewicht.
Hier auf der Erde wirkt auf Massen überwiegend eine Fallbeschleunigung zum Zentrum der Erde hin von ca. 9,81 m/s²
Das bedeutet nach der Formel unter Berücksichtigung einer konstanten Masse, dass eine Person mit 70 kg eine Gewichtskraft von:
also 686,7 N (Newton) oder kg * m/s² erfährt.
Außerdem gilt nach Newtons Axiomen weiterhin, dass ein Körper sich geradlinig gleichförmig bewegt, sofern keine Kraftwirkung stattfindet. Stell dir hierfür z.B. ein Objekt, z.B. ein Glas auf deinem Tisch vor. Klar, die Schwerkraft versucht das Glas zum Zentrum hin der Erde zu beschleunigen, aber der Tisch wirkt entgegen und zwar so entgegen, dass sich das Glas nicht mehr bewegt, also keine Kraft mehr wirkt. Die geradlinig gleichförmige Bewegung wäre in diesem Fall 0 m/s, die das Glas zurücklegt. Erst, wenn ich von außen das Glas z.B. mit meiner Hand bewusst verschiebe wirkt eine Kraft und das Glas verharrt nicht mehr in seiner geradlinig gleichförmigen Bewegung von 0 m/s (also Ruhe). Das bedeutet nach Newton, dass das Glas beschleunigt wurde, bzw. das dann eine Kraft vorlag.
Des Weiteren haben Kräfte eine Richtung und einen Betrag, den man mit Vektoren, also Pfeile darstellen kann. Dabei gibt die Länge des Vektors den Betrag der Kraft an und die Pfeilspitze die Richtung, in der die Kraft wirkt, an.
Hier am Federpendel ebenfalls gut veranschaulicht.
Während die Gewichtskraft nach unten wirkt und versucht das blaue Massestück zum Zentrum der Erde hin zu beschleunigen, wirkt die Federkraft dem entgegen, denn sie versucht ja die Feder wieder in ihre ursprüngliche nicht gedehnte Form zurückzubringen. Herrscht Kräftegleichgewicht, also wenn Gewichtskraft und Federkraft vom Betrag her gleich groß sind, dann entsteht die Ruhelage.
Wie du siehst, kann man Vektoren addieren. Nehmen wir mal an, dass das blaue Massestück eine Masse von 500g also 0,5 kg besitzt.
Dann gilt für die Gewichtskraft Fg
Fg zeigt nach unten, d.h. man könnte den unteren Bereich als negativen Wert ausdrücken und sagen, dass der Vektor von Fg einen Wert von -4,91 N besitzt.
Der Betrag hingegen, also die positiv orientierte Zahl ohne Berücksichtigung des Vorzeichens liegt natürlich bei 4,91 N
Kräftegleichgewicht bedeutet ja Fg = Fs, also muss der Vektor (Kräftepfeil) von Fs, da Fs nach oben wirkt den gleichen Betrag besitzen, nur ist das Vorzeichen anders, da wir festgelegt haben, dass alles, was nach oben hinwirkt einen positiven Zahlenwert hat. Also Fs-Vektor hat dann einen Wert von 4,91 N
Und addiert man die beiden Vektoren, dann ist das ja -4,91 + 4,91 und das macht in Summe 0, also wirkt keine Kraft, also verharrt das Massestück in einer Bewegung, so einfach ist das.
Man kann es auch graphisch sehen, denn beide Pfeile sind gleich lang und haben nur eine andere Richtung und gleichen sich damit zu 0 N Kraft insgesamt aus.
Kraft ist Masse mal Beschleunigung. Je mehr Beschleunigung und je mehr Masse, um so mehr Kraft brauchst Du.
Wichtig: Kraft hat immer eine Richtung.
Kraft wird in Newton gemessen.
Wenn ich einen Stein werfe, brauche ich Kraft. Fliegt ein Stein mit 1kg dann mit 10m/s, brauche ich dafür eine Kraft von 10 Newton.
Verformung ist ein bisschen komplizierter. Aber jedes kg hat eine Gewichtskraft von etwa 10 Newton. Hänge ich ein Gewicht an ein Gummiband, verformt es sich entsprechend dieser Kraft. Die allermeisten Waagen messen also nicht die Masse, sondern die Gewichtskraft.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kraft
"Kraft Erklärung " hätte man aber auch selber Googeln können.
Und... im Internet sagt man "du" Ich wohne in Dänemark, da sagt man ohnehin nur "Du" wie im englischen.
Mario