Wenn sich ein Objekt im Ruhezustand befindet, braucht es eine Kraft, um es zu bewegen. Wenn es sich bewegt, braucht es eine Kraft, um es schneller zu machen, langsamer zu machen oder oder es in eine andere Richtung zu lenken. Also versuchen alle Objekte einer Geschwindigkeitsänderung zu widerstehen - auch wenn die Geschwindigkeit Null ist. Dieser Widerstand gegen die Geschwindigkeitsänderung heißt Trägheit. Je mehr Masse etwas hat, desto mehr Trägheit hat es. Show
Jede Geschwindigkeitsänderung ist eine Beschleunigung. Also: je mehr Masse etwas hat, desto schwieriger ist es, es zu beschleunigen. Diese beiden Kräfte..... Resultierende KraftIn der Abbildung links sind die beiden Kräfte sind nicht im Gleichgewicht. Gemeinsam sind sie gleichbedeutend mit einer einzigen Kraft. Diese wird als die resultierende Kraft bezeichnet. Wenn Kräfte ausgeglichen sind, ist die resultierende Kraft Null und es gibt keine Beschleunigung. Jede andere resultierende Kraft bewirkt eine Beschleunigung - in der gleichen Richtung wie die resultierende Kraft. Die Beziehung zwischen Kraft, Masse und BeschleunigungEs besteht eine Verbindung zwischen der resultierenden Kraft, die auf eine Masse wirkt und der daraus resultierenden Beschleunigung. Beispielsweise: Wenn die resultierende Kraft...auf diese Masse wirkt...ist dies die Beschleunigung$\mathrm {1 \ N}$$\mathrm {1 \ kg}$$\mathrm {1 \ \frac {m}{s^2}}$$\mathrm {2 \ N}$$\mathrm {2 \ kg}$$\mathrm {1 \ \frac {m}{s^2}}$$\mathrm {4 \ N}$$\mathrm {2 \ kg}$$\mathrm {2 \ \frac {m}{s^2}}$$\mathrm {6 \ N}$$\mathrm {2 \ kg}$$\mathrm {3 \ \frac {m}{s^2}}$In allen Fällen gilt: Resultierende Kraft = Masse $\cdot$ Beschleunigung. Schreibweise: $F \ = \ m \ \cdot \ a$ Symbole und Einheiten:
Diese Beziehung zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung wird manchmal Zweites newtonsche Gesetz der Bewegung genannt. Beispiel: Wie groß ist die Beschleunigung des Modellwagens unten? Bestimme als erstes die resultierende Kraft, die auf das Auto wirkt. Die Kraft von $\mathrm {18 \ N}$ nach rechts, kombiniert mit der Kraft von $\mathrm {10 \ N}$ nach links, entspricht einer Kraft von $\mathrm {(18-10) \ N}$ nach rechts. Folglich beträgt die resultierende Kraft $\mathrm {8 \ N}$. Anschließend kannst du die Beschleunigung berechnen wenn: $F \ = \ \mathrm {8 \ N}$ Die entsprechende Formel lautet: $F \ = \ m \ \cdot \ a$ Also: $\mathrm {8 \ = \ 2a}$ (Der Einfachheit halber unter Weglassung der Einheiten) Umgestellt ergibt sich: $a \ = \ 4$ und somit beträgt die Beschleunigung des Autos $\mathrm {4 \ \tfrac {m}{s^2}}$. Definition der Einheit Newton (N)Eine Kraft von 1 N, die auf 1 kg Masse wirkt, erzeugt eine Beschleunigung von 1 $\mathsf {\tfrac {m}{s^2}}$. Diese einfache Aussage ist kein Zufall. Sie ergibt sich der Art, wie das Newton definiert ist: 1 Newton ist die Kraft, die erforderlich ist, um einer Masse von 1 Kilogramm eine Beschleunigung von 1 $\mathsf {\tfrac {m}{s^2}}$ zu geben. Kräfte können Bewegungsänderungen von Körpern, Formänderungen von Körpern (elastische oder plastische Verformung) oder deren Zerstörung hervorrufen. In der nachfolgenden Übersicht sind die Beträge von Kräften aus Natur und Technik angegeben. Kräfte in Natur und Technik Gewichtskräfte Messen von KräftenKräfte können mithilfe unterschiedlicher Messverfahren bestimmt werden. Unterschieden wird zwischen der statischen und der dynamischen Kraftmessung. Statische Kraftmessung: Man misst Kräfte mithilfe von Federkraftmessern. Die Kraft kann direkt an der Skala des Federkraftmessers abgelesen werden. Nähere Erläuterungen sind unter dem Thema "Federkraftmesser" zu finden. Dynamische Kraftmessung: Es wird der Zusammenhang zwischen der Kraft, der Beschleunigung und der Masse eines Körpers (newtonsches Grundgesetz) genutzt. Kennt man die Masse m eines Körpers und seine Beschleunigung a, so ergibt sich der Betrag der beschleunigenden Kraft nach der Gleichung F=m⋅a. Berechnen von KräftenAllgemein kann die Kraft mit der Gleichung F=m⋅a berechnet werden. Für spezielle Kräfte sind auch spezielle Gleichungen anzuwenden. Nachfolgend sind die wichtigsten Kräfte mit ihren Berechnungsmöglichkeiten genannt. Art der KraftBerechnungs- m Masse des Körpers μ ReibungszahlFN NormalkraftFederspannkraftFS=D⋅s D Federkonstante s Längenänderung der FederRadialkraft (Zentralkraft)Fr=m⋅v2r=m⋅4π2⋅rT2m Masse des Körpers v Geschwindigkeit des Körpers r Radius der KreisbahnAuftriebskraftFA=ρ⋅V⋅g ρ DichteV Volumeng Fallbeschleunigung (Ortsfaktor)GravitationskraftF=G⋅m1⋅m2r2 G Gravitationskonstantem1, m2 Massen der Körperr Abstand der Massemittelpunkte Arten von KräftenEs gibt viele verschiedene Arten von Kräften, die man z. B. nach der Art ihrer Entstehung oder nach der Art ihres Wirkens einteilen kann. Einige dieser Kräfte sind in der Tabelle oben genannt. Nach der Art ihres physikalischen Charakters kann man weitere Kräfte unterscheiden. Nachfolgend ist dazu eine Übersicht gegeben. Was ist der Zusammenhang zwischen Masse und Gewichtskraft?Die Masse eines Körpers gibt an, wie schwer er ist (wie viel Materie in ihm enthalten ist). Das Gewicht (die Gewichtskraft) eines Körpers gibt an, welche Kraft er aufgrund der (Erd)anziehungskraft auf den Boden ausübt. Die Masse eines Körpers bleibt also überall gleich groß.
Ist Kraft und Masse das gleiche?Newton formulierte in seinem dritten Axiom: Wenn die Kraft F die auf einen Körper (Masse) wirkt, ihren Ursprung in einem anderen Körper (Masse) hat, so wirkt auf diesen die entgegengesetzt gleiche Kraft ( -F ).
Was ist der Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft?Zwischen Gewicht (genauer gesagt Gewichtskraft) und Masse besteht ein entscheidender Unterschied: Die Masse eines Körpers ist überall gleich, das Gewicht nicht. Das Gewicht beschreibt, wie stark ein Körper durch die Gravitation (Erdanziehung) nach unten gezogen wird.
Wie rechnet man Masse in Kraft um?Die Kraft F ist gleich dem Produkt aus der Masse des beschleunigten Körpers und seiner Beschleunigung: F = m ⋅ a bzw.
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Was ist der Zusammenhang zwischen Masse und Kraft?
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