Newton-Gesetzer

D’Newton-Gesetzer erklären, wéi Interaktiounen d’Beweegung änneren. Fir eng korrekt Rechnung muss een als éischt all extern Kräften op de gewielte Kierper identifizéieren an eréischt duerno ΣF⃗ = ma⃗ uwenden.

Mat engem Fräikierperdiagramm ufänken

E Fräikierperdiagramm weist nëmmen extern Kräften op de gewielte Kierper. Beweegung an Nettokraaft ginn net als zousätzlech Kraaftpfeile agezeechent.

D’Gewiichtskraaft ass mg, d’Normalkraaft steet senkrecht op der Kontaktfläch, Reiwung läit laanscht d’Fläch, an eng Seelspannung zitt laanscht d’Seel. Eng konkret Interaktioun als Ursprong vun all Kraaft ze nennen hëlleft géint erfonnt Kraaftpfeilen.

E Kierper, deen no riets beweegt, brauch net automatesch eng Kraaft no riets. Hie ka mat konstanter Vitesse bei Nettokraaft null beweegen oder trotz enger Nettokraaft no lénks nach no riets fueren.

Éischt Gesetz: Nettokraaft null heescht net Vitesse null

Wann ΣF⃗ = 0, ass d’Beschleunegung null an d’Vitesse bleift konstant. Rou ass just de spezielle Fall mat konstanter Vitesse null.

Dës Ausso gëllt an engem Inertialsystem. An engem beschleunegten Auto erschéngen scheinbar Effekter, wann een de net-inertiale Referenzsystem benotzt.

Zweet Gesetz: als éischt d’Kräfte summéieren

F an F = ma ass déi extern Nettokraaft. 20 N no riets an 8 N no lénks ginn 12 N no riets. Bei 4 kg ass a = 3 m s⁻² no riets.

D’Mass moosst d’Inertie. Bei där selwechter Nettokraaft ass d’Beschleunegung fir eng méi grouss Mass méi kleng. Gewiicht ass eng Kraaft, net d’Mass selwer.

Drëtt Gesetz: d’Paar-Kräfte wierken op verschidde Kierper

E Kräftepaar vum drëtte Gesetz annuléiert sech net an engem eenzege Fräikierperdiagramm. D’Kräfte si gläich grouss an entgéintgesat, mee si wierken op verschidde Kierper.

Wann d’Hand d’Këscht dréckt, dréckt d’Këscht d’Hand mat där selwechter Kraaft an déi entgéintgesate Richtung. Si annuléieren sech net op engem eenzege Kierper.

Ob d’Kräften op engem Kierper sech kompenséieren, liest een aus sengem eegene Fräikierperdiagramm of.

Eng zouverlässeg Method fir Kraaftproblemer

De Kierper oder de System auswielen.
All extern Kräften drop zeechnen.
Achse festleeën an schréi Kräfte zerleeën.
ΣF_x = ma_x an ΣF_y = ma_y opschreiwen.
Virzeechen, Richtung an Eenheete kontrolléieren.

N = mg ass net ëmmer richteg; et gëllt nëmme bei passende vertikale Bedéngungen.

Kraaft bestëmmt Beschleunegung, net déi aktuell Beweegungsrichtung

D’Nettokraaft bestëmmt, wéi de Vitessevektor sech ännert. Bei enger Kreesbeweegung kann d’Nettokraaft senkrecht op der Vitesse stoen an nëmmen d’Richtung änneren.

Dës Ënnerscheedung ass wichteg, fir net aus der aktueller Beweegung eng net-existent Kraaft ze schléissen.

Geléist Beispiller

1. Horizontalen Drock

E Weenche vu 5,0 kg kritt 18 N no riets; Reiwung ass 3,0 N no lénks.

Léisung

ΣF = 18 − 3 = 15 N. a = 15/5,0 = 3,0 m s⁻² no riets.

2. Lift mat konstanter Vitesse

Eng Persoun vu 70 kg beweegt sech am Lift mat konstanter Vitesse no uewen.

Léisung

Konstant Vitesse heescht a = 0, also ΣF = 0 N. D’Normalkraaft ass N = mg ≈ 687 N.

3. Aktioun a Reaktioun

Eng Persoun dréckt mat 120 N géint eng Mauer. Wéi eng Kraaft wierkt d’Mauer op d’Persoun aus?

Léisung

D’Mauer dréckt mat 120 N an déi entgéintgesate Richtung. D’Kräfte wierken op verschidde Kierper.