Der Kraftbegriff im Alltag
a) Sicherlich kennt ihr das Wort Kraft aus eurem Alltag. Sammelt mindestens 5 Begriffe, in denen das Wort Kraft vorkommt. Schreibt sie auf, bevor ihr weiterlest!
b) Lest jetzt die Definition der Kraft im unteren Kasten. Überlegt euch zu jedem der 5 Begriffe aus Aufgabe a), ob es sich auch im physikalischen Sinn um eine Kraft handelt oder nicht. Begründet eure Entscheidung.
c) Welche Kräfte wirken in folgenden Situationen? Manchmal sind es richtig viele, manchmal ist es nur eine einzige! Überlege ggf. ob Kräfte paarweise gleich sind oder welche stärker ist.
- ein Apfel hängt am Baum.
- Der Apfel löst sich und fällt herunter.
- Ich hebe eine Kiste Wasser vom Boden auf.
- Ich halte eine Kiste Wasser in meinen Händen fest.
- Ein Auto fährt mit gleich bleibender Geschwindigkeit auf der Straße.
- Das Auto bremst ab.
- Ein Stück Holz treibt auf dem Wasser.
- Ein Motorboot fährt mit gleich bleibender Geschwindigkeit auf einem See.
Definition der Kraft
In der Physik ist der Begriff der Kraft sehr eng definiert. Isaak Newton definierte sie als etwas, das einen Körper beschleunigen kann, d.h. seine Geschwindigkeit steigern oder abbremsen kann. Je mehr Kraft vorhanden ist und je weniger Masse ein Körper hat, desto stärker wird er beschleunigt.
Dazu gehört Newtons berühmte Gleichung: Kraft = Masse * Beschleunigung oder F = m a , die auch "Zweites Newtonsches Axiom" genannt wird.
Das Formelzeichen für die Kraft ist F vom englischen Wort force.
Nach Isaak Newton ist auch die Einheit der Kraft F, das Newton N, benannt. Man sagt z.B. "die Kraft hat eine Stärke von 8 Newton." oder "F = 8N"
Die wichtigsten in unserem Alltag auftretenden Kräfte sind:
- die Gewichtskraft Fg
- die Anziehungs- bzw. Abstoßungskraft zwischen elektrischen Ladungen oder magnetischen Polen Fel oder Fmag
- Haltekräfte Fh, die von Tischplatten, Haken, einem Seil oder der Straße ... ausgeübt werden.
- Reibungskräfte Fr
- Auftriebskraft in Wasser FA
- Muskelkraft oder Motorkraft FM
Es kann auch vorkommen, dass mehrere Kräfte gleichzeitig auftreten. Ein besonderer Fall tritt ein, wenn eine Kraft existiert und es trotzdem offensichtlich zu keiner Beschleunigung kommt!
In diesem Fall gehört zu einer Kraft eine gleich große Gegenkraft, die die erste Kraft aufhebt, so dass es zu keiner Beschleunigung kommt, obwohl doch Kräfte da sind.
Klingt kompliziert? Ist es aber nicht. Ein einfaches Beispiel:
Eine Tasse steht auf einem Tisch. Sie hat eine Gewichtskraft, würde also ohne den Tisch nach unten fallen und dabei immer schneller werden (beschleunigen). Tut sie aber nicht, weil der Tisch eine Gegenkraft in Form einer Haltekraft aufbringt. Diese Haltekraft muss nun genauso groß wie die Gewichtskraft sein, sonst würde die Tasse durch den Tisch durchfallen oder von ihm abgestoßen werden.
Man spricht hier von dem 3. Newtonschen Axiom. Es lautet: "Wird ein Körper festgehalten, so erzeugt seine Kraft eine gleich große Gegenkraft, die verhindert, dass ein Körper beschleunigt."
Oder kürzer: "actio = reactio"
