Kraft in der Physik

Den Begriff Kraft kennt ihr aus dem Alltag, eine Kraft lässt Gegenstände bewegen oder verformen. Hat jemand viel Kraft, kann er schwere Gewichte anheben, hat ein Auto viel Kraft kann es schnell beschleunigen und fahren. In der Physik wird dann beschrieben, wie viel Kraft z.B. auf ein Auto haben muss, dass es einen Berg hoch fährt, oder damit eine Rakete abhebt. 

Formelsymbol:   F

Einheit:                Newton (1N)

Formel

Die allgemeine Formel für die Kraft ist folgende:

F = m · a

  • F = Kraft (in N)
  • m = Masse (in kg)
  • a = Beschleunigung (in m/s2)

Bestimmte Kräfte:

Eigenschaften

Wirkt eine Kraft auf ein Objekt, dann kann dieses:

  • verformt (oder zerstört) werden:
Verformung von zwei Autos beim Unfall
  • beschleunigen (oder bremsen): 
Start einer Rakete als Beispiel für Beschleunigung

Kraft als vektorielle Größe

Eine Kraft ist eine sogenannte vektorielle Größe (Was ein Vektor ist, könnt ihr HIER wiederholen). Das bedeutet sie hat nicht nur eine bestimmte Größe, wie z.B. eine Fläche, sondern zur Kraft gehört:

  • der Betrag (also wie groß ist die Kraft)
  • ein Angriffspunkt (auf welche Stelle wirkt die Kraft)
  • eine Richtung (in welche Richtung wirkt die Kraft)

Wenn man nicht alles davon weiß, kann man nicht sagen, was die Kraft bewirkt. Weiß man zum Beispiel die Richtung nicht, weiß man nicht wohin sich das Objekt dann bewegt, deshalb muss man alle diese Werte angeben, genau das macht eine vektorielle Größe. Sie wird als Pfeil dargestellt, dort wo der Pfeil beginnt ist der Angirffspunkt, die Richtung in die der Pfeil zeigt ist die Richtung der Kraft und die Länge des Pfeiles gibt an, wie groß die Kraft ist.

Beispiel für die Kraft als vektorielle Größe

Kräftegleichgewicht

Meist ist es so, dass nicht nur eine Kraft auf einen Körper wirt, sondern mehrere. Wenn diese im Gleichgewicht sind, heben sie sich gegenseitig auf, das nennt man Kräftegleichgewicht. Zieht ihr zum Beispiel an einem Seil von beiden Seiten gleich stark, dann ändert sich die Beschleunigung nicht, sondern das Seil bleibt wo es ist. Zwei Kräfte heben sich auf, wenn:

  • sie denselben Betrag haben (gleich Groß sind)
  • sie parallel zueinander sind
  • sie in entgegengesetzte Richtung wirken

Herrscht ein Kräftegleichgewicht, dann beschleunigt der Körper nicht, also entweder er bleibt einfach liegen oder bewegt sich einfach mit gleichbleibender Geschwindigkeit weiter.

Manchmal kommt es aber, wenn ein Kräftegleichgewicht existiert, auch zu einer Verformung des Körpers, da schließlich mehrere Kräfte auf das Objekt wirken und alle in eine andere Richtung "ziehen" oder "drücken.

Beispiel für sich aufhebende Kräfte beim Tauziehen

Simulation zu Kräften