Mechanik


Isaac Newton war wie du vielleicht schon weißt, Begründer der klassischen Mechanik, er war seiner Zeit voraus und seine Gesetze finden in der Physik immer noch Anwendung, diese wurde später durch die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein ergänzt. Kommen wir nun zu den Grundregeln der klassischen Mechanik, in der „Kraft“ eine große Rolle spielt.

1. Newtonsches Axiom: Trägheitsgesetz

Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmig geradlinigen Bewegung, sofern er nicht durch einwirkende Kräfte zur Änderung seines Zustands gezwungen wird.“

Dies heißt vereinfacht, das ein Körper zum Beispiel ein geworfener Ball solange sich mit konstanter Geschwindigkeit v und in eine Richtung bewegt, bis eine andere Kraft wie die Gravitationskraft auf ihn wirkt. Das gilt auch für Körper, welche sich nicht bewegen. Diese werden erst durch einwirkende Kräfte aus dem Zustand der Ruhe gebracht, wie wenn ich zum Beispiel gegen einen Fußball trete.

2. Newtonsches Axiom: Aktionsprinzip

Die Änderung der Bewegung ist der Einwirkung der bewegenden Kraft proportional und geschieht nach der Richtung derjenigen geraden Linie, nach welcher jene Kraft wirkt.“

Die Grundgleichung der Mechanik ist F=m*a, dabei ist F die Kraft, welche wirkt wenn die Masse m mal der Beschleunigung a nimmt, wenn also die Masse beschleunigt wird. Bei konstanter Masse ist F ~ a, bei konstanter Beschleunigung gilt F~m.

F: Einheit 1N

m : Einheit 1kg

a: Einheit 1m/s²

Beispiel: Ein Stein der Masse m=0,5kg wird mit einer Beschleunigung von 4 m/s² geworfen. Berechnen Sie F.

F=m*a F=0,5kg*4m/s² F=2N (1N=1kg*m/s²)

3. Newtonsches Axiom: Wechselwirkungsprinzip

Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper A auf einen anderen Körper B eine Kraft aus (actio), so wirkt eine gleich große, aber entgegen gerichtete Kraft von Körper B auf Körper A (reactio).“

Das kann man sich so vorstellen: wenn ein Amphibienfahrzeug den Propeller nach hinten richtet und der Wind nach hinten weht so ist das F1. Gleichzeitig wirkt die entgegengesetzte Kraft F2 und das Amphibienfahrzeug fährt nach vorne. F1=-F2, die beiden Kräfte sind prinzipiell gleich große, aber durch Luft- oder Wasserreibung stimmt dies in der Realität nicht immer.

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