Kräfte Wichtiges Grundwissen für den

Lehramtsstudierenden der Haupt- und Realschule

Schriftliche Hausarbeit

von Lauren Kappler

Universität AugsburgDidaktik der Physik

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Die Newtonschen Gesetze

1. Jeder Körper beharrt in seinem Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen, gradlinigen Bewegung, wenn er nicht durch einwirkende Kräfte gezwungen wird, seinen Zustand zu ändern.

2. Die Änderung ist proportional zu der Kraft, die auf die Bewegung wirkt, und geschieht entlang der Richtung jener Kraft, die einwirkt.

3. Die Wirkung ist stets der Gegenwirkung entgegengesetzt gleich,oder: die Wirkungen zweier Körper aufeinander sind stets gleichund von entgegengesetzter Richtung.

actio = reactio

Kräfte

PF

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Kennzeichen einer Kraft

Bezeichnung der Kraft: Symbol F (engl. force = Kraft)

Eine Kraft hat einen „Angriffspunkt“, „Betrag“ und „Richtung“.

• Angriffspunkt: Ort der Wechselwirkung

• Betrag: |F| = F

[F] = [m] · [a] = 1 kg · 1 m / s² = 1 N

• Richtung: Resultat der Kraftwirkungz.B. Beschleunigungsrichtung

F

Kräfte

Bezeichnung der Kraft: Symbol F (engl. force = Kraft)

Eine Kraft hat einen „Angriffspunkt“, „Betrag“ und „Richtung“.

• Betrag: |F| = F

[F] = [m] · [a] = 1 kg · 1 m / s² = 1 N

Gewichtskraft von 1 kg:

FG = 1 kg · 9,81 m / s² = 1 kp = 9,81 N

Gewichtskraft von 0,1 kg (Tafel Schokolade):

FG = 0,1 kg · 9,81 m / s² = 0,981 N

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Kennzeichen einer Kraft

F

Kräfte

10 N

1 N

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Kräfteaddition

  Eine Kräfteaddition in paralleler und antiparalleler Richtung nennt man: „Arithmetische Addition“

  Parallel:

  z.B.:

  Antiparallel:

z.B.:

Kräfte

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Kräfteaddition

  Eine Kräfteaddition, bei der die Vektoren in eine beliebige Richtung zeigen, nennt man „Geometrische Addition“. Hierbei wird mithilfe eines „Kräfteparallelogramms“ gearbeitet.

Kräfte

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Kräfteaddition

FH

F1 F2

FG

Kräfte

Wechselwirkung

Eine Kraft als resultierende einer Wechselwirkung ist unabhängig davon, wie viele Kräfte an der Wechsel-wirkung teilhaben.

8Kräfte

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KräftezerlegungDie Zerlegung von Kräften gelingt mit einem Kräfteparallelogramm.

z.B. sind die Hangabtriebskraft FH und die Normalkraft FN Komponenten der Gewichtskraft FG

FH

FH FN

FN

FG FG

Je steiler die schiefe Ebene, desto kleiner ist die Normalkraft und desto größer die Hangabtriebskraft !

Kräfte

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Kräftegleichgewicht

  „Alle an einem Punkt angreifenden Kräfte heben sich in ihrer Wirkung gegenseitig auf“: F1 = - F2

z.B. Wilhelm Busch: „Witwe Bolte“

Greifen an einem Angriffspunkt zwei gleich große, aber entgegengesetzte Kräfte F1 und F2 an, so ist die resultierende Kraft gleich Null.

z.B. Tauziehen

Kräfte

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Kräftegleichgewicht z.B. Wilhelm Busch: „Witwe Bolte“

Kräfte

Der Hahn ziehe mit 15 N, die Hennen jeweils mit 10 N. Konstruieren

Sie ein „Kräfteparallelogramm“, in dem die resultierende Kraft = 0 wird !

  Angriffspunkt der Gewichtskraft:   Die Schwerkraft braucht als Kraft einen Angriffspunkt am Körper!

  Idealisierung eines Gegenstands: Kraftwirkung über einen einzigen Punkt des Gegenstandes,

d. h., dass ein Gegenstand nur auf diesen Punkt reduziert werden kann

Schwerpunkt

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Schwerpunkt eines Körpers

Kräfte

S

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Gleichgewicht

  Stabiles Gleichgewicht: Bei jeder Auslenkung hebt sich der Schwerpunkt

  Labiles Gleichgewicht: Bei jeder Auslenkung senkt sich der Schwerpunkt

  Indifferentes Gleichgewicht:Höhenlage des Schwerpunktes bleibt gleich

Kräfte

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Schwerpunkt eines Körpers

  Wird der Körper im Schwerpunkt unterstützt (aufgehängt), so ist er mit der Schwerkraft im Gleichgewicht,

  d.h. die Schwerkraft kann ihn nicht mehr drehen.

  Die Summe aller „Drehkräfte“ ist null !

  Def.: Drehmoment M („Drehkraft“)

Kräfte

M r F