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Kraft und Bewegungsänderung

In der Physik kann eine Kraft nicht nur die Form eines Körpers verändern, sondern auch dessen Bewegung. Diese Bewegungsänderungen sind in der Physik besonders wichtig und lassen sich exakt berechnen, z. B. durch das Trägheitsgesetz oder das Gesetz von Hooke.

Wesentlich geprägt wurde der Begriff der Kraft in der Physik von Isaak Newton, einem englischen Naturforscher. Denn er formulierte im 17. Jahrhundert die nach ihm benannten newtonschen Gesetze und schuf damit die Grundlagen der Mechanik. Kraft betrachtete er dabei als zeitliche Änderung des Bewegungszustandes eines Objektes. Kraft stellte nach Newton somit die Ursache dafür dar, dass sich ein Körper verändert. Darüber hinaus fand er heraus, dass es zu einer sogenannten Reaktionskraft kommt, also zu einer Reaktion, wenn ein Körper auf einen anderen Körper Kraft ausübt.

Diskutiert wurde über den Kraftbegriff im mechanischen Sinn aber bereits in der Antike – wenn es um Probleme bei Ruhe- und Bewegungszustand von Körpern ging. Erste physikalische Gesetze wie das Hebelgesetz formulierte bereits der griechische Mathematiker und Physiker Archimedes. Der Gelehrte Aristoteles war der Meinung, dass Kraft nur notwendig sei, damit ein Körper eine erzwungene Bewegung macht und dass diese Bewegung endet, sobald die Kraft nicht mehr einwirkt.

Vor Newton erkannte Galileo Galilei, dass eine gleichförmige Bewegung sich physikalisch nicht grundsätzlich vom Zustand der Ruhe unterscheidet, woraus Christiaan Huygens den Impulserhaltungssatz ableitete. Dadurch zeigte sich, dass für die Aufrechterhaltung einer Bewegung keine Kraft notwendig sei. Diese wirke lediglich auf einen Körper ein, wenn sich dessen Bewegungszustand ändert.

Gemessen wird die Kraft durch die sogenannte Weg-Zeit-Messung oder durch die Verformung des Körpers. Um die Kraft zu messen, lässt sich aber auch das Hebelgesetz anwenden. Und zwar dadurch, dass eine unbekannte Kraft mit einer bekannten Kraft verglichen, was im einfachsten Fall mit Hilfe einer Waage möglich ist.

Damit eine Kraft beschrieben werden kann, muss sowohl ihre Stärke als auch die Richtung bekannt sein, in welcher sie wirkt. Angegeben werden diese Größen in Zahlenwerten.

Quizfragen

  1. Nach wem ist die Bezeichnung der Kraft benannt?

    Die Bezeichnung der Kraft (Formelzeichen: F) ist nach dem Physiker und Erfinder Isaak Newton benannt (1634 – 1727), die Einheit ist: [F] = 1 Newton (1 N)

  2. Welche Form einer Änderung kann die Kraft in der Bewegung von Körpern bewirkt?

    Eine Kraft, die auf einen Körper wirkt, kann sowohl die Schnelligkeit einer Bewegung ändern als auch deren Richtung. Auch beides zusammen ist möglich und kommt in der Natur sehr oft vor.

  3. Wovon ist die Wirkung einer Kraft auf einen Körper abhängig?

    Die Wirkung einer Kraft auf einen Körper ist von mehreren Faktoren abhängig, zum Beispiel von deren Betrag, von der Richtung und vom Angriffspunkt.

  4. Wann befindet sich ein Körper - physikalisch gesehen - im Gleichgewicht?

    Ein Körper befindet sich in einem sogenannten Kräftegleichgewicht, wenn sich sämtliche Kräfte, die auf ihn wirken, gegenseitig aufheben.

  5. Was ist das erste Newtonsche Gesetz?

    Das erste Newtonsche Gesetz sagt aus, dass ein Körper im Ruhezustand oder in einer gradlinigen und gleichförmigen Bewegung bleibt, wenn sich alle Kräfte, die auf ihn wirken, gegenseitig aufheben. Dieses Gesetz wurde von Galileo Galilei im Jahr 1638 erstmals formuliert.

  6. Wie lässt sich die auf einen Körper wirkende Kraft berechnen?

    Die Kraft F, welche auf einen Körper wirkt, versteht sich als Produkt aus der Masse des Körpers und seiner Beschleunigung, welche er durch die Kraft erhält.

  7. Wie unterscheidet man die verschiedenen Kraftarten?

    In der Physik unterscheidet man zwischen unterschiedlichen Arten von Kräften, die jeweils auf verschiedene Ursachen zurückzuführen sind. So gibt es beispielsweise die Gewichtskraft, die elektrische Kraft oder auch die Reibungskraft.

  8. Was sagt der sogenannte Trägheitssatz aus?

    Der Trägheitssatz sagt aus, dass sich die Geschwindigkeit und Richtung einer Kraft auf einen Körper nicht von selbst ändern können, sondern nur dann, wenn andere Körper auf sie einwirken.

  9. Was sagt das zweite Newtonsche Gesetz aus?

    Das zweite Newtonsche Gesetz sagt: „Die Änderung der Bewegung ist der Einwirkung der bewegenden Kraft proportional und geschieht nach der Richtung derjenigen geraden Linie, nach welcher jene Kraft wirkt.“

  10. Wie ist das dritte Newtonsche Gesetz definiert?

    Folgende Definition liegt dem dritten Newtonschen Gesetz zugrunde: „Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper A auf einen anderen Körper B eine Kraft aus (actio), so wirkt eine gleich große, aber entgegen gerichtete Kraft von Körper B auf Körper A (reactio).“


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