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SG070 Newton'sche Gesetze

Kraft

Masse

Glossar

Physik für Schülerinnen und Schüler

In moderner Sprechweise lauten die Newton'schen Gesetze so:

(Wenn hier von einer Kraft die Rede ist, ist immer die Gesamtkraft gemeint, die an einem Körper bzw. Punkt angreift.)

1. Gesetz von Newton: Trägheitsgesetz

Ein Körper, auf den keine Kraft einwirkt, behält seinen Bewegungszustand bei. Er bleibt dann entweder weiterhin in Ruhe, oder bewegt sich weiterhin mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus und verändert nicht seine Bewegungsrichtung.

2. Gesetz von Newton

Jede Kraft F ruft an einem Körper der Masse m eine Beschleunigung a hervor, die sich aus F = m·a errechnet.

3. Gesetz von Newton: Wechselwirkungsgesetz

Eine Kraft allein kann auf einen Körper als Ganzen nicht wirksam werden.

Kräfte treten  immer paarweise auf. Sie greifen an unterschiedlichen Körpern an, die eine Kraft am Körper A, die andere am Körper B. Sie sind zu jedem Zeitpunkt entgegengesetzt gleich: "actio gegengleich reactio".

FA = - FB

Kommentare:

Tatsächlich geht dem 1. Gesetz von Newton ein "Trägheitsprinzip" voraus, das auf Beobachtungen beruht; manche sagen, es stecke auch im Trägheitsgesetz:

Trägheitsprinzip

             Alle Körper mit Masse sind träge, d.h. sie versuchen, ihren Bewegungszustand beizuhalten.            

Die Masse ist ein Maß für die Trägheit eines Körpers. Deshalb wurde im Trägheitsprinzip "mit Masse" gleich hinzugefügt. Es gibt nämlich auch Körper ohne Masse, für die das Trägheitsprinzip keinen Sinn hat. Deine Trägheit im physikalischen Sinn (Masse) ist wohl in der Größenordnung von 50 kg. Das Trägheitsprinzip ist ein wirkliches Gesetz.

Dagegen handelt es sich bei dem vermeintlichen 1. Gesetz von Newton tatsächlich um eine indirekte (aber nur qualitative) Definition einer Kraft:

             Eine Kraft soll die Ursache für eine Änderung (!) des Bewegungszustands sein.          

In diesem Sinn wird heutzutage eine physikalische Kraft verstanden. Nach heutiger Auffassung  ist das 1. NG also kein Gesetz. Aber als qualitative Definition einer Kraft hat es eine wichtige Bedeutung und wird zusammen mit dem Trägheitsprinzip mit Recht im Physik-Unterricht weiterhin gelehrt. Eine Kraft kann einen Gegenstand auch verformen.

2. Die Bedeutung des 2. Gesetzes von Newton ist komplex. Einerseits vollendet es die Definition einer Kraft: Wenn ein Körper der Masse m = 1 kg mit der Beschleunigung a = 1 m/s2 beschleunigt wird, dann soll eine Kraft (Gesamtkraft) von 1 N wirken. Aber andererseits braucht eine Kraft, wenn sie einmal definiert ist, nicht jedesmal neu definiert werden. Es gibt dann vielleicht einen auf diese Weise kalibrierten Kraftmesser. Vielmehr steckt in dem 2. NG auch eine wirkliche Gesetzmäßigkeit, die durch Experimente überprüft werden kann: Jede Kraft F ruft an einem Körper der Masse m eine Beschleunigung a hervor, die sich aus F = m·a errechnet. Es gibt eine alternative Formulierung des 2. NG mit Hilfe der Impulsänderung, die eine Kraft hervorruft.

3. Das 3. Gesetz von Newton ist ebenfalls ein wirkliches Gesetz. Es erläutert den Kraftbegriff insofern, als es keine einzelne Kraft geben kann, sondern immer nur Wechselwirkungskräfte. Keine ist die Ursache der anderen, beide existieren gemeinsam oder gar nicht.

Ich schlage vor, die Begriffe Kraft und Gegenkraft für eine andere Situation zu gebrauchen, nämlich für entgegengesetzte Kräfte, die an verschiedenen Körpern angreifen, z.B. im Zusammenhang mit dem Kräftegleichgewicht, das existieren kann oder auch nicht. Deswegen können Kraft und Gegenkraft unterschiedlichen Betrag haben.

Den Originalwortlaut findest du z.B. hier :

http://user.cojobo.org/~t_hildeb/Grundkurs_11_PH/newtonaxiom.pdf

Eine Diskussion des logischen Gehalts der Newton'schen Gesetze findest du hier.

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( Juni 2014 )