16.5 Newtons berühmte Formel F = m*a
Wir haben gesehen, dass die Impulsstromstärke Δp/Δt sich als Produkt der (trägen) Masse und der erwirkten Beschleunigung a schreiben lässt:
Δp/Δt = m*a
In einer Aufgabe haben wir sogar gesehen, dass Δp/Δt bei einem Fallversuch sogar der Gewichtskraft entspricht, die man aus der Mittelstufe kennt.
Deswegen liegt es nahe:
Definition:
Unter einer Kraft verstehen wir die Stärke des übertragenen Impulsstromes Δp/Δt.
Machen wir uns das plausibel:
Wann ist der Impulsstrom besonders groß? Wenn wir viel Impuls in kurzer Zeit übertragen (großer Zähler, kleiner Nenner)!
Praktisch ausgedrückt: Schell und heftig gegenboxen...das nennen wir im Alltag: Eine starke Kraft ausüben.
Die Kraft wirkt also nur während wir den Impuls übertragen, also während der Impulsstrom zwischen dem einwirkenden und dem bekommenden Körper fließt.
Der Impulsstrom überträgt natürlich einen Schwung in eine bestimmte Richtung. Und er geht auch von einem Körper aus und tritt am Angriffspunkt der Kraft in den anderen Körper ein.
Also gilt:
F = Δp/Δt
Außerhalb des Schulunterrichtes gibt es auch die Größe F*Δt = Δp. Die nennt man auch einen Kraftstoß, da die Kraft F nur in der Zeit Δt wirkt.
Nun haben wir für das zweite Newtonsche Axiom sogar eine Formel:
F = m*a
Dazu gleich einige Übungsaufgaben:
1) Ein Auto fährt mit einer Beschleunigung von 6 m/sec² an. Mit welcher Kraft wird der Fahrer der Masse 75 kg in den Sitz gedrückt?
2) Welche Geschwindigkeit erhält ein Fußball der Masse 0,5 kg, wenn er mit einer Kraft von 500 N getreten wird? Der Kraftstoß soll 0,02 sec dauern.
3) Kann man eine Rakete der Masse 500 kg aus einem 100 m langen Kanonenrohr abschießen?
Die notwendige Startgeschwindigkeit beträgt 11,2 km/sec.
4) Mit welcher Kraft zieht die Erde eine 2 kg Kugel an?
Mit welcher Kraft zeigt die Kugel die Erde an?
Welche Beschleunigung bekommt die Kugel durch die Erde?
Welche Beschleunigung bekommt die Erde durch die Kugel (Erdmasse 6*10^24 kg).
Sag was zum Ergebnis....
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