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Das Newtonsche Kraftgesetz einfach erklärt

Das Newtonsche Kraftgesetz einfach erklärt2:15
Video von Galina Schlundt2:15

Das Newtonsche Kraftgesetz ist auch als 2. Newtonsches Gesetz der Mechanik bekannt. Es vermittelt zwischen eingesetzter Kraft und der Beschleunigung, die ein Körper dadurch erfährt.

Was Sie benötigen:

  • Grundbegriffe der Mechanik

Newtonsches Kraftgesetz - so verstehen Sie den Zusammenhang

  • Bewegungen und natürlich auch Bewegungsänderungen haben eine Ursache: Es wirken auf einen Körper Kräfte von außen ein. Ohne solche Kräfte könnten Sie kein Auto beschleunigen und auch keine Gewehrkugel abfeuern.
  • Newton hat in seinem 2. Gesetz (vielfach auch als Newtonsches Kraftgesetz bezeichnet) nun einen Zusammenhang zwischen der dem Körper erteilten Beschleunigung (also der Geschwindigkeitsänderung) und der von außen einwirkenden Kraft gefunden.
  • Das Gesetz lautet in Worten "Kraft ist Masse mal Beschleunigung" und in der Formelsprache der Physik F = m * a. Dabei bedeuten F die Kraft (in der Einheit Newton (N)), m die Masse des Körpers (in Kilogramm (kg)) und a die Beschleunigung (in der Einheit "Meter pro Sekunde-Quadrat (m/s²)). 
  • Beachten Sie, dass die Beschleunigung als eine Geschwindigkeitsänderung pro Zeit definiert ist. Daraus ergibt sich die etwas gewöhnungsbedürftige Einheit m/s².

Das Kraftgesetz in der Anwendung - ein durchgerechnetes Beispiel

Das Newtonsche Kraftgesetz soll am Beispiel (von Null auf 100) verdeutlicht werden. Ein Auto wird aus dem Stand auf eine Geschwindigkeit von v = 100 km/h beschleunigt. Dieser Vorgang benötigt eine Zeit von 12 Sekunden (ja, es ist keines dieser supersportlichen Typen). Welche Kraft muss dafür aufgebracht werden, wenn das Auto 1300 kg wiegt?

  • Zunächst rechnen Sie die Geschwindigkeit in die Einheit m/s um: v = 100 km/h = 27,78 m/s (: 3,6).
  • Nun berechnen Sie die Beschleunigung. Die Geschwindigkeitsänderung aus dem Stand ist 27,78 m/s. Dafür benötigen Sie 12 Sekunden. Also gilt a = 27,78 m/s / 12 s = 2,315 m/s².
  • Nach dem Newtonschen Kraftgesetz benötigen Sie dafür die Kraft F = m * a = 1300 kg * 2,315 m/s² = 3009,5 N.

Beachten Sie bei solchen Aufgaben, dass Sie stets mit den Einheiten Kilogramm, Meter und Sekunde rechnen!

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