Newtons Gesetze: Definition und Formel

Das Wichtigste in Kürze

Die Newtonschen Bewegungsgesetze sind drei sehr wichtige Gesetze, die beschreiben, wie sich Objekte bewegen. Sie stellen eine Beziehung zwischen den Kräften, die auf ein Objekt einwirken, und der daraus resultierenden Bewegung des Objekts her.

Gleichungen

Definitionen von Variablen

Das erste Newtonsche Gesetz

Das erste Gesetz der Bewegung besagt, dass eine resultierende Kraft auf ein Objekt einwirken muss, damit es seine Bewegung ändert.

Eine Bewegungsänderung kann darin bestehen, dass das Objekt schneller oder langsamer wird, aber auch darin, dass es sich aus dem Stillstand heraus zu bewegen beginnt.

Wenn die resultierende Kraft auf ein Objekt gleich null ist, dann bleibt es in seinem aktuellen Bewegungszustand. War das Objekt stationär, so bleibt es auch nach dem Auftreten der resultierenden Kraft stationär, war es in Bewegung, so bewegt es sich nach dem Auftreten der resultierenden Kraft mit derselben Geschwindigkeit weiter.

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Das zweite Newtonsche Gesetz

Die Beschleunigung, die ein Objekt erfährt, ist proportional zur resultierenden Kraft, die auf es wirkt. Um ein schwereres Objekt zu beschleunigen, ist mehr Kraft erforderlich, sodass die Beschleunigung umgekehrt proportional zur Masse des Objekts ist.

Dies besagt das zweite Newtonsche Gesetz:

$$Kraft = Masse \times Beschleunigung$$

$$F = m \cdot a$$

Beispiel

Ein Ball hat eine Masse von $$400 \space Gramm$$. Wenn der Ball eine resultierende Kraft von $$10 \space N$$ erfährt, welche Beschleunigung wird er erfahren?

Schreibe die Grössen, die du erhalten hast, auf und achte auf die richtige Form:

$$m = 400 \space g = 0{,}4 \space kg$$

$$F = 10 \space N$$

Schreibe dann die Gleichung auf, die du verwenden musst:

$$F = m \cdot a$$

Stelle die Gleichung um, um stattdessen die Beschleunigung zu bestimmen:

$$a = \frac{F}{m}$$

Setze schliesslich die Werte in die Gleichung ein:

$$a = \dfrac{10 \, N}{0{,}4 \, kg}$$

Die Beschleunigung des Balls beträgt also $$\underline{25\, \frac{m}{s^2}}$$.

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Das dritte Newtonsche Gesetz

Das dritte Gesetz besagt, dass die Kräfte, die zwei Objekte aufeinander ausüben, gleich gross und entgegengesetzt sind. Man kann sich dieses Gesetz auch so vorstellen, dass es für jede Aktion eine gleich grosse und entgegengesetzte Reaktion gibt.

Beim dritten Newtonschen Gesetz muss es sich um die gleiche Art von Kraft handeln, die auf zwei verschiedene Objekte wirkt.

Beispiel

Wenn eine Person gegen eine Wand stösst, übt sie eine Kraft auf die Wand aus. Infolgedessen erfährt sie eine Reaktionskraft von der Wand. Diese Reaktionskraft drückt gegen ihre Hände. Es handelt sich um eine Reaktionskraft, die genauso gross ist wie die Aktionskraft, aber in die entgegengesetzte Richtung wirkt.

Die Kräfte sind vom gleichen Typ, wirken aber auf unterschiedliche Objekte. Die eine ist die Kraft der Person auf die Wand und die andere ist die Kraft der Wand auf die Person. Dies ist auch ein Beispiel für das erste Newtonsche Gesetz, da die Kräfte ausgeglichen sind, was bedeutet, dass die Person stillsteht, da sie sich vorher nicht bewegt hat.