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Kraft


Unterschiedliche Gewichtskraft auf der Erde

Die zum Beschleunigen eines Körpers nötige Kraft ergibt sich aus seiner Masse und der erzielten Beschleunigung. Bei der Gewichtskraft wird die Erdbeschleunigung eingesetzt, die überall gleich groß ist und senkrecht nach unten wirkt. Sie beträgt 9,81 m/s² und wird allgemein auf 10 m/s² aufgerundet. Die Kraft kann durch einen Pfeil ausgedrückt werden. Sie ist durch Angriffspunkt, Wirkungslinie, Richtung und Größe eindeutig bestimmt. Die Größe wird durch die Länge des Pfeils ausgedrückt.

Federwaage

Die Gewichtskraft ist immer auf den Erdmittelpunkt gerichtet. Aus der unterschiedlichen Entfernung der Erdoberfläche zu diesem wird deutlich, dass die Gewichtskraft im Gegensatz zur Masse an den Polen am größten und am Äquator am kleinsten. Auf dem Mond mit einem Sechstel der Erdmasse wäre die Gewichtskraft sechs Mal so hoch. Gemessen wird die Gewichtskraft z.B. mit einer Federwaage. Ihre Einheit ist Newton (N). 1 N bedeutet, dass 1 kg in einer Sekunde auf die Geschwindigkeit von 1 m/s beschleunigt wird.

Auch wenn ein Körper sich bei Erwärmung ausdehnt, bleibt seine Masse doch gleich.


F = m · g

        F
m =
        g


Fforce
mmass
ggravitation acceleration

Erdbeschleunigung in unserem Breitengrad: 9,81 m/s²

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m Masse g kg
g Erdbeschleunigung 9,81   m/s²
F Kraft (Gewichtskraft) N kN
Stellen hinter dem Komma: 2 3 4 5

Beispiel

Geg.:

m = 2300 kg;

Ges.:

F in N

Lösung:

F = m · g = 2300 kg · 9,81 m/s² = 22563 N

Der Bezeichner bleibt ruhig, die Einheit dreht sich.


Die Kraft wird auch als vektorielle Größe bezeichnet, weil nicht nur ihr absoluter Betrag wichtig ist. Haben zwei Kräfte die gleiche (Wirk-) Richtung, kann man sie dem Betrag nach addieren und genauso subtrahieren, wenn sie exakt gegeneinander gerichtet sind.

1Angriffspunkt
2Richtung

Haben die beiden Kräfte verschiedene Richtungen, so werden sie durch ein Kräfteparallelogramm zu einer Resultierenden zusammengefasst. Genau so kann eine Kraft in zwei zerlegt werden, wenn die Richtungen der beiden Kräfte vorgegeben werden. Am Bild oben erkennt man auch, dass sich nichts ändert, wenn man den Angriffspunkt der Kraft längs der Wirkungslinie verschiebt.

Hier sehen Sie, wie sich die Richtung der beiden Kräfte auf den Betrag (die Länge) der Resultierenden auswirkt. Je mehr beide Kräfte in die gleiche Richtung ziehen, desto größer wird er. 04/13

Ein seltsames Experiment: Der rechte Wagen hat einen Motor, der durch Aufwickeln von Seil zu dem linken Wagen den Abstand zwischen beiden verringert. Die Frage ist nur, wer bewegt sich?
Antwort:


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