Newton'sche Gesetze
Welche Kraft (in Newton) ist nötig, um einen Körper mit der Masse 5 kg mit 2 m/sÂČ zu beschleunigen?
ErklĂ€rung: F = m · a = 5 kg · 2 m/sÂČ = 10 N.
Eine Kraft von 600 N wirkt auf ein Auto mit 1200 kg Masse. Wie groĂ ist die Beschleunigung in m/sÂČ?
ErklĂ€rung: a = F / m = 600 N / 1200 kg = 0,5 m/sÂČ.
Die Einheit der Kraft ist ___ (abgekĂŒrzt N).
ErklĂ€rung: Die Kraft wird in Newton (N) gemessen. 1 N = 1 kg · m/sÂČ â die Kraft, die einen Körper von 1 kg mit 1 m/sÂČ beschleunigt.
Ein Wagen (m = 0,5 kg) wird durch eine Kraft von 2 N beschleunigt. Wie groĂ ist die Beschleunigung in m/sÂČ?
ErklĂ€rung: a = F / m = 2 N / 0,5 kg = 4 m/sÂČ.
Auf einen Körper mit 3 kg wirkt eine konstante Kraft von 12 N. Wie groà ist seine Geschwindigkeit (in m/s) nach 5 Sekunden aus der Ruhe?
ErklĂ€rung: a = F / m = 12 N / 3 kg = 4 m/sÂČ. v = a · t = 4 m/sÂČ Â· 5 s = 20 m/s.
Ein Ball (m = 0,2 kg) wird beim Abschuss in 0,01 s von 0 auf 20 m/s beschleunigt. Wie groĂ ist die wirkende Kraft in Newton?
ErklĂ€rung: F · Ît = m · Îv â F = m · Îv / Ît = 0,2 kg · 20 m/s / 0,01 s = 400 N.
Eine Kraft von 50 N wirkt 0,1 s lang auf einen ruhenden Körper von 2 kg. Welche Geschwindigkeit (in m/s) erreicht er?
ErklĂ€rung: F · Ît = m · Îv â Îv = F · Ît / m = 50 N · 0,1 s / 2 kg = 2,5 m/s.
In einem Beschleunigungsversuch misst man an einem Wagen der Masse 2 kg die Beschleunigung 3 m/sÂČ. Wie groĂ war die wirkende Kraft in Newton?
ErklĂ€rung: Dynamische Kraftmessung: Aus der gemessenen Beschleunigung folgt F = m · a = 2 kg · 3 m/sÂČ = 6 N.
Ein voller und ein leerer Einkaufswagen werden aus dem Stand gleich stark angeschoben. Welcher ist schwerer in Fahrt zu bringen?
ErklĂ€rung: Die Masse ist das MaĂ fĂŒr die TrĂ€gheit. Bei gleicher Kraft erfĂ€hrt der Wagen mit gröĂerer Masse eine kleinere Beschleunigung (a = F/m) â der volle ist schwerer in Fahrt zu bringen.
Zwei Wagen werden gleich stark angeschoben â Wagen A wiegt 2 kg, Wagen B wiegt 6 kg. Wagen B Ă€ndert seine Geschwindigkeit langsamer. Stimmt das?
ErklĂ€rung: Richtig. Die Masse ist das MaĂ fĂŒr die TrĂ€gheit. Aus a = F / m folgt: Bei gleicher Kraft erfĂ€hrt der schwerere Wagen B eine kleinere Beschleunigung, Ă€ndert seine Geschwindigkeit also langsamer als der leichte Wagen A.
Ein Auto bremst plötzlich, und die Insassen werden nach vorne geschleudert. Was ist die richtige ErklÀrung?
ErklĂ€rung: Nach dem TrĂ€gheitsprinzip behĂ€lt der Körper seine Geschwindigkeit bei. Das Auto wird langsamer, der Körper aber bewegt sich mit dem alten Tempo weiter â es wirkt keine Kraft nach vorne. Deshalb ist der Gurt so wichtig.
Ein LKW und ein PKW fahren mit gleicher Geschwindigkeit. Auf beide wirkt dieselbe Bremskraft. Welches Fahrzeug hat den lÀngeren Bremsweg?
ErklĂ€rung: Der LKW hat die gröĂere Masse und damit mehr TrĂ€gheit. Bei gleicher Bremskraft ist seine Verzögerung kleiner (a = F/m), daher braucht er lĂ€nger und weiter zum Bremsen.
Wenn keine resultierende Kraft auf einen bewegten Körper wirkt, bleibt er stehen.
ErklÀrung: Falsch. Nach dem TrÀgheitsprinzip bewegt sich ein krÀftefreier Körper mit konstanter Geschwindigkeit geradlinig weiter. Er bleibt nur stehen, wenn er bereits in Ruhe war.
Zwei Wagen werden mit derselben Kraft geschoben. Wagen A hat 2 kg, Wagen B hat 6 kg. Welcher wird stÀrker beschleunigt?
ErklĂ€rung: Bei gleicher Kraft gilt a = F / m: Je kleiner die Masse, desto gröĂer die Beschleunigung. Der leichtere Wagen A wird stĂ€rker beschleunigt.
Auf einen Körper wirkt eine konstante Kraft. Dann bewegt er sich mit konstanter Geschwindigkeit.
ErklĂ€rung: Falsch. Eine konstante Kraft erzeugt eine konstante Beschleunigung (F = m · a) â die Geschwindigkeit wĂ€chst also stĂ€ndig. Die Kraft bestimmt die Beschleunigung, nicht die Geschwindigkeit (F â a, nicht F â v).
Bei einem Aufprall Àndert sich die Geschwindigkeit gleich stark. Ein Airbag verlÀngert die Bremszeit von 0,01 s auf 0,1 s. Wie Àndert sich die Kraft auf den Körper?
ErklĂ€rung: Aus F · Ît = m · Îv folgt F = m · Îv / Ît: Îv (von der Fahrgeschwindigkeit auf null) liegt fest. Wird Ît zehnmal so groĂ (0,01 s â 0,1 s), wird F zehnmal kleiner. Deshalb verlĂ€ngern Gurt und Airbag die Bremszeit; ein kĂŒrzeres Ît wĂŒrde die Kraft vergröĂern, ganz ohne Kraft kommt das Abbremsen nie aus.
Ein Ball (m = 0,4 kg) trifft mit 8 m/s auf. Du fÀngst ihn in 0,2 s ab. Wie groà ist die mittlere Kraft in Newton?
ErklĂ€rung: F = m · Îv / Ît = 0,4 kg · 8 m/s / 0,2 s = 16 N. FĂ€ngst du ihn langsamer ab (gröĂeres Ît), wird die Kraft kleiner â das Prinzip des âweichen" Fangens.