2. Newtonsche Grundgesetz

Experiment 01

Öffnen Sie in der folgenden App die Seite Beschleunigung. Aktivieren Sie die Schaltfläche Kräfte, Kräftesumme, Geschwindigkeit und Beschleunigung.

Stellen Sie die Kraft auf 300 N ein und beobachten Sie die Wirkung auf den Wagen.

Quelle: PhET

Erkenntnisse:

  • Solange die resultierende Kraft auf den Wagen positiv (in Bewegungsrichtung gerichtet) und der Betrag nicht null ist, wird der Wagen schneller. Die Beschleunigung \(a\) ist positiv.
  • Wenn die resultierende Kraft auf den Wagen negativ (entgegen der Bewegungsrichtung gerichtet) und der Betrag nicht null ist, wird der Wagen langsamer. Die Beschleunigung \(a\) ist negativ.

Experiment 02

Öffnen Sie in der folgenden App die Seite Beschleunigung. Aktivieren Sie alle Schaltflächen. Stellen Sie die Reibung auf keine Reibung ein.

Stellen Sie die Kraft auf 50 N ein und beobachten Sie die Wirkung auf den Wagen.

Ändern Sie, während der Wagen beschleunigt wird, die Kraft auf 100 N, 150 N, 200 N, ... und beobachten Sie die Wirkung auf die Beschleunigung.

Quelle: PhET

Erkenntnisse:

  • Die Kraft ist proportional zur Beschleunigung: \(F \sim a\)

Experiment 03

Öffnen Sie in der folgenden App die Seite Beschleunigung. Aktivieren Sie alle Schaltflächen. Stellen Sie die Reibung auf keine Reibung ein.

Stellen Sie die Kraft auf 50 N ein und beobachten Sie die Wirkung auf den Wagen.

Stellen Sie, während der Wagen beschleunigt wird, auf die Kiste eine weitere Kiste mit gleicher Masse (jeweils 50 kg, zusammen also 100 kg). Beobachten Sie, wie die Beschleunigung sich ändert.

Verändern Sie die weiter die Masse und beobachten Sie wie sich die Beschleunigung ändert.

Quelle: PhET

Erkenntnisse:

  • Bei gleicher Kraft ist das Produkt aus Masse und Beschleunigung konstant: \(m \cdot a = \text{const.}\)

Das zweite Newtonsche Grundgesetz

Die auf einen Körper wirkende resultierende Kraft ist proportional zur Beschleunigung des Körpers.

Bei einer bestimmten wirkenden Kraft wird die Beschleunigung durch die Masse des Körpers festgelegt. Je größer die Masse desto kleiner ist die Beschleunigung.

Es gilt insbesondere: \(F = m \cdot a\).