Kraft

In diesem Artikel wird der Begriff 'Kraft' eingeführt und erklärt sowie eine Formel angegeben.
Eine Kraft bewirkt eine Beschleunigung (Erhöhung bzw. Verminderung von Geschwindigkeiten oder Änderung der Geschwindigkeitsrichtung) eines Gegenstandes oder eine Verformung eines Gegenstandes.
Eine Kraft selbst ist nicht direkt sichtbar. Beobachtbar sind ihre Auswirkungen, die entweder Geschwindigkeitsänderungen oder Verformungen sind.
Man sitzt in einem Bahnabteil auf einem Sitzplatz. Blickt man nicht aus einem Waggonfenster hinaus, so kann man nicht feststellen, ob der Waggon auf einer geraden Strecke mit konstanter Geschwindigkeit fährt oder ob er steht. Warum? - Abgesehen von der Erdanziehung wirkt in beiden Fällen keine Kraft! In beiden Fällen wird weder etwas verformt noch gibt es eine Geschwindigkeitsänderung.
Ein Auto erhöht seine Geschwindigkeit auf einer geraden, waagrechten Straße. Die Insassen spüren in der Beschleunigungsphase eine Kraft, die sie nach hinten drückt.
Ein Auto nähert sich an eine Straßenkreuzung und bremst. Die Insassen spüren in der Beschleunigungsphase eine Kraft, die sie nach vorne drückt.
Ein Auto fährt mit konstanter Geschwindigkeit auf einer waagrechten Straße. In einer Kurve spüren die Insassen eine Kraft, die sie nach außen drückt.
Durch Krafteinwirkung können aber auch Gegenstände verformt werden. Etwa beim Verbiegen eines Löffels.

Eine Formel für die Kraft

In der klassischen Physik kann die Kraft \(F\), die benötigt wird, um einen Gegenstand der Masse \(m\) mit der Beschleunigung \(a\) zu bewegen, durch die Formel \[F=m\cdot a\] beschrieben werden.
Man kann diese Formel als eine Definition der Kraft betrachten.
Ein Objekt mit einer Masse von \(2\) kg wird mit \(4\text{ m/s}^2\) beschleunigt. Wie lautet die Kraft, die während der Beschleunigung auf das Objekt wirkt?
\(F=m\cdot a=2\text{ kg}\cdot 4\text{ m/s}^2=8\text{ kg m/s}^2=8\) Newton
Die Erde übt ständig eine Kraft auf Gegenstände auf. Deshalb fällt auch ein Apfel von einem Baum. Wie groß ist die Kraft auf einen Apfel, der auf einem Baum hängt, wenn kein Wind weht?
Die Erdbeschleunigung lautet \(a=9{,}81\text{ m/s}^2\). Die Masse eines Apfels legen wir auf \(m=0{,}2\) kg fest. Dann wirkt die Kraft \(F=m\cdot a=0{,}2\text{ kg}\cdot 9{,}81\text{ m/s}^2\approx 2\text{ kg m/s}^2=2\) Newton auf den Apfel. Irgendwann ist der Stängel des Apfels so ausgedörrt, dass er ihn nicht mehr halten kann und der Apfel fällt.
Die SI-Einheit von Kraft ist Newton. \[\text{Newton}=\text{kg }\cdot \frac{\text{ m}}{\text{s}^2}\]
Wie kann man sich eine Kraft von der physikalischen Einheit eines 'Newton' vorstellen?
Die Kraft die man benötigt, um in ruhender Position auf der Erdoberfläche einen etwa 102 Gramm schweren Gegenstand zu halten. Denn, \(F=m\cdot a=0{,}102\text{ kg}\cdot 9{,}81\text{ m/s}^2=1\text{ kg m/s}^2=1\) Newton.
Zu den interaktiven Aufgaben → Kraft - Übungsaufgaben

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