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  Physik 2


1. Newtonsches Gesetz:
Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen Bewegung, sofern er nicht durch einwirkende Kräfte zur Änderung seines Zustandes gezwungen wird.


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Stellen Sie sich vor, Sie sitzen in einem dieser neuen, sparsamen Autos und sehen in der Ferne eine Ampel. Noch sind sogar 100 km/h erlaubt. Sie wissen aber aus Ortskenntnis, gleich kommt die Begrenzung auf 90 km/h und kurz danach die auf 70 km/h. Was tun Sie? Nein, Sie nehmen nicht nur den Fuß vom Gas. Dann würde das Auto viel zu sehr abbremsen.

Nein, Sie kombinieren den Fuß vom Gas mit dem Schalten in den Leerlauf. Wenn Sie Pech haben, sind Sie beim 90-km/h- und anschließend beim 70-km/h Schild immer noch zu schnell. Das liegt an diesen fabelhaften Radlagern und den ziemlich leicht laufenden Reifen. Aber beachten Sie die hinter Ihnen Fahrenden. Nicht jeder mag es, wenn der Vorherfahrende sich allzu früh auf die Geschwindigkeitsbeschränkung einpendelt.

Was hat das jetzt mit Newton 1 zu tun? Ganz einfach: Wenn Sie sich alle Fahrhemmnisse wie Rollreibung und Luftwiderstand wegdenken, würde das bei 100 km/h ausgekuppelte Auto immer so weiter fahren, ohne an Geschwindigkeit zu verlieren. Erst die einseitig wirkenden Kräfte der Widerstände ergeben die Minderung der Geschwindigkeit. Als Versuch gibt es den Stein und die Feder, die beide im luftleeren Raum gleich schnell fallen.

F = m * a

Es ist richtig, Stein und Feder fallen bei dem beschriebenen Versuch gleich schnell. Aber kommen sie denn jemals auf eine feste Endgeschwindigkeit? Nein, das würde dem zweiten Newtonschen Gesetz widersprechen. Schauen Sie sich nur die Formel an! Da ist von Beschleunigung die Rede, anschaulicher hieße das: Geschwindigkeitsänderung pro Zeiteinheit. Bei einer Beschleunigung von 10 m/s² steigt die Geschwindigkeit alle 10 Meter um 10 m/s.

Das ist übrigens beim Fallen im luftleeren Raum wirklich so. Da alles mit gleicher Beschleunigung fällt, gibt es hier sozusagen eine Einheitsbeschleunigung. Die ist nur knapp 10 m/s², genauer gesagt 9,81 m/s². Alle nur denkbaren Körper würden also immer schneller werden, schneller als das schnellste Auto oder die schnellste Rakete, wenn man für den Fall genügend luftleeren Raum schaffen könnte und sie nicht irgendwann auf die Erde knallen würden.

In Chemie 7 ist von der Rakete die Rede, die ihren Sauerstoff mitnehmen muss, weil sie luftleeren Raum durchfliegt. Allerdings braucht die Rakete hier gar keine Antriebsleistung mehr. Sie würde mit stets gleicher Geschwindigkeit geradeaus fliegen, wenn da nicht die Anziehungskraft großer Massen wäre. Kehrt sie zur Erde zurück, wird sie quasi automatisch zur Erde hin umgelenkt. Ob daraus eine Umlaufbahn wird, hängt von den Korrekturen ihrer Geschwindigkeit ab.

Wir fassen zusammen: Unter Vernachlässigung aller Widerstände wie z.B. Reibung hat ein Körper das Bestreben, seine Geschwindigkeit beizubehalten. Wirkt die Antriebskraft immer noch weiter, beschleunigt er sogar gleichmäßig. Die im Verhältnis zu ihm

ca. 6.000.000.000.000.000.000.000.000
(6 * E24)

Mal größere Erdmasse übt eine bedeutende Anziehungskraft aus.

Vermutlich haben Sie es schon bemerkt, Kräfte haben eine Richtung. Auch ist z.B. die Erdanziehung nicht überall gleich, sonst hätte ja die Rakete direkt auf den Erdmittelpunkt zusteuern müssen. Also hängt diese Kraft von der Nähe zur Erde ab. Da diese an den Polen abgeflacht ist, wäre es für einen dort lebenden Menschen schwerer, in die Höhe zu springen. Kräfte haben den Bezeichner F (engl. force) und deren Einheit ist Newton. Eine Masse ist da ganz anders. Das bedeutet, der am Nordpol lebendende Mensch hat überall auf der Welt das gleiche Gewicht in kg, vorausgesetzt er benutzt die richtige Waage. 10/13



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