Inhaltsverzeichnis
In diesem Abschnitt werden die drei Newtonschen Gesetze der Bewegung zur Beschreibung des Zusammenhangs zwischen den auf einen Körper einwirkenden Kräften und der damit verbundenen Bewegungsänderung aufgeführt.
1. Newtonsche Gesetz
Der Begriff Kraft wird durch das 1. Newtosche Gesetz (auch: Trägheitsaxiom) eingeführt:
Merke
Ein Körper verbleibt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen geradlinigen Bewegung (kein Auftreten von Beschleunigung), solange dieser nicht durch die Einwirkung von Kräften zur Änderung seines Zustandes gezwungen wird.
Liegt eine gleichförmige geradlinige Bewegung vor, so ist bereits aus den vorherigen Abschnitten bekannt, dass der Geschwindigkeitsvektor
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Damit Kräfte miteinander verglichen werden können, wird das 2. Newtonsche Gesetz herangezogen.
2. Newtonsche Gesetz
Das 2. Newtonsche Gesetz besagt:
Merke
Die auf einen Körper einwirkende Kraft und die dadurch resultierende Beschleunigung sind gleichgerichtet und proportional zueinander.
Formal wurde das Gesetz zuerst 1750 von Leonhard Euler in der folgenden (heute üblichen Form) formuliert:
Methode
mit
Die Beschleunigung
Hierbei ist
Methode
Mittels Impuls lässt sich das Ganze dann auch ausdrücken als:
Methode
Einschränkungen für das 2. Newtonsche Gesetz: Bei einer Geschwindigkeit des Massenpunktes in Nähe der Lichtgeschwindigkeit (Einstein) oder Massenpunkte weisen atomare Größe auf und bewegen sich in kurzem Abstand zueinander (Schrödinger u.a.).
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Berücksichtigung der Gravitation
Lässt man einen Körper, welcher sich in Ruhe befindet, frei auf den Boden fallen, so beschleunigt dieser in Richtung Erdoberfläche mit der Fallbeschleunigung
Methode
Da alle Körper am selben Ort die gleiche Fallbeschleunigung (in
Merke
Beispiel
Ein Körper mit der Masse von 1 kg besitzt
Träge und schwere Masse
Die träge Masse
Die schwere Masse
Experimentell kann die Äquivalenz der schweren und trägen Masse nachgewiesen werden:
3. Newtonsche Gesetz
Merke
Das Wechselwirkungsgesetz (oder 3. newtonsche Axiom) besagt, dass zu jeder Kraft
Wird vom Körper A eine Kraft auf Körper B ausgeübt, so wird vom Körper B auf Körper A eine gleich große Kraft ausgeübt. Die Richtungen der beiden Kräfte sind allerdings entgegengesetzt.
Merke
Die drei Newtonschen Gesetze stellen Axiome dar. Das bedeutet, dass die Ergebnisse sich an Erfahrungen orientieren und sich bei der Anwendung auf die reale Welt bewährt haben.
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