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Der Unterschied zwischen Normalkraft und Gewichtskraft - einfach erklärt

Der Unterschied zwischen Normalkraft und Gewichtskraft - einfach erklärt2:58
Video von Astrid Schweizer2:58

Sind Normalkraft und Gewichtskraft nicht nicht gleichgroß? Bei der schiefen Ebene gibt es da durchaus einen Unterschied, und dieser hängt von der Neigung ab.

Was Sie benötigen:

  • Grundkenntnisse "Mechanik"

Gewichtskraft und Normalkraft - die Physik dazu

  • Die Gewichtskraft ist die Kraft, mit der ein Körper oder Gegenstand von der Erde angezogen wird. Manche benutzen statt Gewichtskraft auch die Begriffe "Erdanziehungskraft" oder "Schwerkraft". Selbstredend übt auch der Mond auf Körper eine Gewichtskraft oder Schwerkraft aus, diese ist jedoch bedeutend kleiner.
  • Die Gewichtskraft eines Körpers lässt sich leicht berechnen. Sie hängt nur von der Masse m (in kg; im Alltag auch Gewicht genannt) und der Erdbeschleunigung g 0 9,81 m/s² ab: G = m * g (in der Einheit Newton "N"). 
  • Die Normalkraft ist bildlich gesprochen die Kraft, mit der ein Körper auf seine Unterlage drückt. Die Normalkraft steht stets senkrecht auf dieser Unterlage - daher der Name.
  • Ist die Unterlage parallel zur Erdoberfläche (also senkrecht zum Erdradius), dann stimmen die beiden Kräfte sowohl von der Richtung als auch von der Größe her überein.
  • Die Normalkraft spielt übrigens bei der Reibung eine Rolle, denn einen Teil dieser Kraft (Haftreibung) müssen Sie beispielsweise beim Anfahren und auch beim Fahren (Gleitreibung) überwinden.

Die schiefe Ebene sorgt für einen Unterschied

Was passiert jedoch, wenn die Unterlage, auf der sich der Gegenstand befindet und die Erdoberfläche nicht übereinstimmen bzw. nicht parallel sind? Das beste Beispiel, dass es einen Unterschied zwischen Normalkraft und Gewichtskraft gibt, ist die schiefe Ebene.

  • Wird zum Beispiel ein Auto längs einer Rampe auf einen Abschleppwagen gezogen, dann muss der Kran bzw. die Winde nicht die gesamte Gewichtskraft G des Autos aufwenden (das ist ja der Sinn einer schiefen Ebene: Kräfte sparen). Je nach Steile der schiefen Ebene ist die sog. Hangabtriebskraft H viel kleiner als G (genau gilt: H = G * sin (Alpha) = G * s/h, wobei Alpha der Neigungswinkel der schiefen Ebene und s die Länge bzw. h die Höhe der Ebene ist.
  • Allerdings ist hier die Normalkraft, also die Kraft, mit der das Auto auf die schräge Rampe drückt, ebenfalls viel kleiner als die Gewichtskraft. Sie wird meist als Auflagekraft bezeichnet. Es gilt A = G * cos (Alpha).
  • Im Extremfall macht sich der Unterschied zwischen den beiden Kräften erstaunlich bemerkbar: Ist die schiefe Ebene eine Senkrechte, also Alpha = 90°, dann gibt es keine Normalkraft mehr (cos (90°) = 0).
  • Übrigens: Falls die Normalkraft größer ist als die Widerstandskraft der Rampe, dann kracht diese! Bei "schwachen" Rampen ist also ein großer Winkel günstig; allerdings ist dann auch die Hangabtriebskraft größer, die der Kran aufbringen muss. 

Noch eine Bemerkung für Physikinteressierte: Tatsächlich spaltet sich die Gewichtskraft an der schiefen Ebene vektoriell (also nicht betragsmäßig) in die beiden besprochenen Kräfte auf - in vielen Büchern findet man das Kräfteparallelogramm, aus dem sich die genannten Beziehungen bzw. Formeln ergeben.

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