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Physik - Wechselwirkungsgesetz

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Wechselwirkungsgesetz

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Übt ein Körper eine Kraft auf einen anderen Körper aus, so übt der letztere Körper eine gleich große aber entgegengesetzte Kraft auf den ersten Körper auf.

Lehnt man sich mit seinem Körper gegen eine Wand, so drückt die Wand mit einer gleich großen aber entgegengesetzten Kraft auf den Körper.

Anlehnen
Anlehnen

Dabei ist dann die Summe der beiden Kräfte Null, d.h. weder die Wand noch der Körper bewegen sich. Ist die Kraft, welche der Körper ausübt, jedoch größer als die Gegenkraft die die Wand ausüben kann, so werden der Körper und die Wand beschleunigt, es kommt zu einer Bewegung, obwohl dies in der Realität wohl eher sehr selten der Fall ist.  

Video: Wechselwirkungsgesetz

 

Einige weitere Beispiele sollen das Wechselwirkungsgesetz demonstrieren:

Gravitationskraft

Ein Fußball wird von der Erde angezogen. Nach dem Wechselwirkungsgesetz zieht der Fußball die Erde mit einer entgegen gesetzten gleich großen Kraft an.

Fußball mit ca. 450g Gewicht
Fußball mit ca. 450g Gewicht

Im ersten Moment denkt man nun wahrscheinlich, dass der hin- und herfliegende Fußball die Erde dazu bringt, dass diese sich ebenfalls hin- und her bewegt. Dies ist auch tatsächlich der Fall. Allerdings muss die Masse $m$ von Erde und Fußball berücksichtigt werden. Hierzu wollen wir ein Anwendungsbeispiel betrachten:

Beispiel

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Ein Ball habe eine Masse von $m = 450g$. Die Erde hat eine Masse von $m = 5,972 × 10^{24} kg$. Der Ball wird nun in die Luft geworden. Am höchsten Punkt hält er kurz an und wird dann von der Gravitation nach unten gezogen. Die Beschleunigung ist demnach die Erdanziehung $a = g = 9,81 \frac{m}{s^2}$. Berechne die Beschleunigung der Erde!

Da die Masse und die Beschleunigung des Balls gegeben sind, kann zunächst die Kraft berechnet werden, welche auf den Ball ausgeübt wird. 

Zunächst muss die Masse in kg umgerechnet werden:

$F = 0,45kg \cdot 9,81 \frac{m}{s^2} = 4,41 N$.


Als nächstes wird die Beschleunigung der Erde berechnet. Die Kraft, welche auf den Ball ausgeübt wird, entspricht der Kraft, welche auf die Erde ausgeübt wird:

$4,41 N = m_{Erde} \cdot a$


Umstellen der Formel nach $a$:

$a = \frac{4,41 N}{m_{Erde}} = \frac{4,41 N}{5,972 × 10^{24} kg} = 7,38 \cdot 10^{-25} \frac{m}{s^2}$.

Die Beschleunigung der Erde weist also 24-Nullen nach dem Komma auf. 

Die Beschleunigung der Erde ist also so gering, dass die aufgrund der Beschleunigung resultierende Bewegungsänderung nicht spürbar ist.