Beschleunigung durch die resultierende Kraft
Eine resultierende Kraft beschleunigt einen Körper in ihre Richtung.
- Richtung:Die Beschleunigung zeigt in dieselbe Richtung wie die resultierende Kraft.
- Masse als Widerstand:Sie bestimmt, wie stark sich ein Körper beschleunigen lässt.
- Folge:Bei gleicher Kraft fährt ein schwerer Körper träger an als ein leichter.
Selbst ausprobieren
Zwei Wagen auf zwei Bahnen, jeder mit eigener Masse und eigener Kraft — beide fahren gleich lange, wer weiter kommt, gewinnt.
Mit Tab zu den Reglern, dort mit ←/→ verändern. Steht der Fokus auf der Zeichnung, starten Enter oder die Leertaste das Rennen; ←/→ ändern dann die Kraft von Wagen 2, ↑/↓ seine Masse.
Die Pfeillängen sind Maßstäbe: Die roten Pfeile verhalten sich zueinander wie die Kräfte, die grünen wie die Beschleunigungen. Ist die Kraft umgekehrt, klappt der grüne Pfeil sofort mit um, denn er kann gar nicht anders: Beschleunigung und Kraft haben immer dieselbe Richtung.
Aktionsprinzip — das 2. Newtonsche Axiom:
F = m · a
F: Resultierende Kraft in Newton (N), die Summe aller Kräfte am Körper.
m: Masse des Körpers in Kilogramm (kg).
a: Beschleunigung in m/s², in Richtung von F.
Richtung: Die Beschleunigung zeigt in dieselbe Richtung wie die resultierende Kraft.
Masse: Bei gleicher Kraft beschleunigt ein schwerer Körper weniger als ein leichter.
Umstellen: \( a = \dfrac{F}{m} \) und \( m = \dfrac{F}{a} \); F ist immer die resultierende Kraft.
Je nach gesuchter Größe stellst du die Gleichung um.
- Beschleunigung gesucht:Umgestellt gilt a = Fm.
- Masse gesucht:Umgestellt gilt m = Fa.
- Mit F ist stets die resultierende Kraft gemeint — genau das hat der Fahrbahnversuch gemessen.
Allgemeine Hinweise
Drei Dinge, die beim Arbeiten mit dem Aktionsprinzip immer wieder Punkte kosten.
Resultierende Kraft einsetzen
Addiere zuerst alle Kräfte zur resultierenden Kraft und setze erst diese Summe als F ein. Eine einzelne Teilkraft ergibt eine zu große Beschleunigung.
Grundeinheiten einsetzen
Setze die Masse in Kilogramm ein, die Kraft in Newton: 800 g sind 0,8 kg. Dann kommt a in m/s² heraus, denn 1 N = 1 kg · m/s².
In Faktoren denken
Denke in Faktoren statt in Zahlen: Vervielfacht sich F, vervielfacht sich a genauso; vervielfacht sich m, teilt sich a. So löst du Vergleichsaufgaben ohne Taschenrechner.