Welche Kräfte wirken wenn ein Gegenstand auf dem Tisch liegt?
hallo, ich habe mal eine Frage an euch Physiker da draußen. Ich weiß zwar dass die Gewichtskraft vom Mittelpunkt des Gegenstandes Richtung Erde wirkt und die Gegenkraft von der Tischplatte entgegengesetzt wirkt, mit dem gleichen Betrag. Meine Frage ist jetzt, wie genau das zu Stande kommt und ob da verformungskräfte eine Rolle spielen. Was ich auch noch nicht genau weiß ob es actio reaktio ist und wenn ja wieso oder ob es ein Kräftegleichgewicht ist weil da gibt es ja einen Unterschied...
5 Antworten
Dass die Gewichtskraft im Schwerpunkt eines Körpers nach unten wirken würde, ist eine Modellvorstellung, die zwar die Betrachtung und Berechnungen vereinfacht, aber letztlich nicht die Wirklichkeit wiedergibt.
Tatsächlich wirkt die Gravitation auf jedes einzelne Atom eines Körpers getrennt. Und es ist auch nicht nur die Erde, die eine Gravitationskraft auf jedes einzelne Teilchen ausübt, es ist der gesamte Kosmos, der gravitativ wirkt. Dazu kommt, dass die Gravitation an jedem Punkt und für jedes einzelne Teilchen unterschiedlich groß ist. Würde man dies in Berechnungen berücksichtigen, käme man aber wegen des erforderlichen Aufwandes und der vielen Unbekannten niemals zu einem Ergebnis und wenn man dazu käme, würde es sich so gut wie gar nicht vom Ergebnis innerhalb des stark vereinfachenden Modells unterscheiden.
Bleiben wir also im Modell. Demnach verursacht die Gravitation die Gewichtskraft, die man sich in der Summe als Gesamtkraft vorstellen kann, die auf den Schwerpunkt des Körpers wirkt.
Gemäß dem 3. Newtonschen Axiom gilt nun acrio = reactio und da keine weiteren Krüfte auf den Körper einwirken, bleibt er in Ruhe. Die Gegenkraft, die der Tisch auf den Körper ausübt entsteht dadurch, dass die Oberfläche des Tisches durch den aufliegenden Körper elastisch verformt wird, sprich sie wird geringfügig eingedrückt. Die Oberfläche wirkt dadurch quasi wie eine Feder mit entsprechender Rückstellkraft.
Ja, ist für den Anfang manchmal etwas verwirrend. actio=reactio gilt immer, auch in den Fällen, in denen was beschleunigt wird: actio und reactio können sich nie aufheben, da sie nicht auf denselben Körper einwirken.
Auf den Gegenstand wirkt die Gewichtskraft. Ausgeübt von der Erde. Actio = Reactio besagt: Auf die Erde wirkt eine gleichgroße Kraft in Gegenrichtung, ausgeübt von dem Körper.
Mit einem Klotz ist die Kraft zu klein, als dass sie bei der großen Masse der Erde eine messbare Auswirkung auf diese hätte. Aber prinzipiell fällt nicht nur der Klotz Richtung Erde, wenn man ihn fallen lässt, sondern auch die Erde Richtung Klotz.
In astronomischem Massstab ist das anders, so wie die Erde den Mond anzieht, zieht auch der Mond die Erde an, und diese Kraft hält beide auf ihrer Kreisbahn um den gemeinsamen Schwerpunkt.
Jetzt liegt der Klotz im Beispiel aber auf einem Tisch und fällt nicht. Der Tisch drückt mit einer dem Betrag der Gewichtskraft gleichen Kraft den Klotz nach oben. Und der Klotz drückt - actio und reactio - mit seiner Gewichtskraft den Tisch nach unten, dabei werden Klotz und Tisch minimal verformt.
Auf den Klotz einwirkend haben wir jetzt zwei Kräfte: Die Gewichtskraft, ausgeübt durch die Erde. Und die "Tischkraft", ausgeübt durch den Tisch. Diese beiden werden miteinander verrechnet und heben sich dabei auf - Kräftegleichgewicht, ergo wird der Klotz nicht beschleunigt und behält seine Geschwindigkeit bei, was in diesem Fall heißt, er bleibt in Ruhe.
Mit ähnlicher Überlegung - immer da, wo zwei Körper aufeinander einwirken, geht die Kraft in beide Richtungen - drückt die Erde gegen den Tisch und der Tisch gegen die Erde.
Auf den Tisch wirken die Kraft der Erde nach oben und des Klotzes nach unten - Kräftegleichgewicht.
Auf die Erde wirken die Kraft des Klotzes nach oben und des Tisches nach unten - Kräftegleichgewicht.
Dass auch der Tisch eine Masse und daher auch Gewicht hat, habe ich jetzt erstmal ignoriert. Kannst Du ja ergänzen.
Nun, zunächst liegt ein sogenanntes statisches Problem vor - nichts ändert sich, es gibt keine sog. Dynamik, denn wir betrachten nur den auf dem Tisch liegenden Gegenstand.
Das heißt, es herrscht ein Kräftegleichgewicht - wenn Kräfte wirken würden, würde eine Beschleunigung resultieren, dies ist aber gerade nicht der Fall.
Nun, offensichtlich liegt eine Gravitationskraft vor. Diese wird durch eine sogenannte Normalkraft, die vom Tisch auf den Körper ausgeübt wird, ausgeglichen.
Es kann zusätzlich eine Verformung des Materials vorliegen, allerdings wird diese im betrachteten statischen Fall komplett vom sog. Verformungswiderstand des Materials ausgeglichen.
Es gilt, wie bereits gesagt, ein Kräftegleichgewicht. Dies wird manchmal als "actio=reactio" bezeichnet.
Ich hoffe, ich konnte dir helfen. Beste Grüße
Hans Dieter
Wie das zustande kommt ? Anziehungskraft ensteht durch Masse. Die Entgegenwirkung des Tisches wiederum um die Reibungskräfte bzw Stabilität des Materials vom Tisch.
Der Gegenstand befindet sich in Ruhe, dass heisst es wirken keine kinetischen Kräfte auf ihn ein.
Somit bleiben nur noch die Gravitation und die beiden Kernkräfte übrig.
Freundlich bleiben und ergänzen wäre besser als User zu diffamieren.
Deine Lösung?
Was soll eine "kinetische Kraft" sein? Darüber hinaus, dass du die elementaren Kräfte aufgreifst (starke und schwache Kernkraft, Gravitation, elektromagnetische Kraft), was zum Verständnis der ursprünglichen Frage nicht beiträgt, da der Fragesteller offensichtlich makroskopische Kräfte betrachtet und eine newtonsche Physik zugrundelegt, wirfst du diese ominöse "kinetische Kraft" auf.
Kräfte rufen generell eine Beschleunigung hervor. Richtig wäre es also z.B. zu sagen: Da ein statisches Problem vorliegt, muss ein Kräftegleichgewicht herrschen. Da der Gegenstand sich in Ruhe befindet gleichen sich die auf ihn wirkenden Kräfte also in Richtung und Betrag aus. Offensichtlich wirkt eine Gravitationskraft, die folglich ausgeglichen werden muss. Dies geschieht durch eine Kraft, die der Tisch auf den auf ihm befindlichen Körper ausübt, und die gemeinhin als Normalkraft bezeichnet wird.
Ich hoffe, ich konnte dir helfen. Beste Grüße
Hans Dieter
Was hindert denn den Gegenstand daran aufgrund der Gravitation, welche die Erdmasse auf diesen ausübt, durch den Tisch hindurch zu fallen?
Da kommen dann meine Kernkräfte ins Rennen.
Wir betrachten wie gesagt ein makroskopisches Problem. Die Frage zielt klar erkennbar nicht auf das von dir aufgeworfene Problem ab. Interessant, dass auch du auf einmal nichts mehr von den "kinetischen Kräften" wissen willst. Wie es scheint lag ich richtig und du hast der Diskussion tatsächlich nichts Substantielles hinzuzufügen.
Ich hoffe, ich konnte dir helfen. Beste Grüße
Hans Dieter
Ich glaube du führst dich hier gerade nur selbst vor. Erspar uns das doch.
Ich hoffe, ich konnte dir helfen. Beste Grüße
Hans Dieter
"kinetische Kräfte"? Bitte lass es lieber ganz, Antworten zu schreiben, als solchen Unsinn zu verbreiten, wenn du von einem Thema keine Ahnung hast.
Ich hoffe, ich konnte dir helfen. Beste Grüße
Hans Dieter