Grundlagen der Mechanik: Kraft, Vektoren und Bewegung einfach erklärt

Grundlagen der Mechanik: Kraft und Bewegung

Kraft ist die Ursache einer physikalischen Verformung oder Bewegung. Situationen, die zu einer Kraft führen, sind freibleibend.

Die Vektorgröße von Kräften wird in Newton (N) gemessen, der internationalen Einheit.

Merkmale einer Kraft

Eine Kraft ist eine Vektorgröße. Daher bestimmen vier Merkmale einen Vektor vollständig, um die Stärke der Kraft zu definieren:

• Angriffspunkt: Der Punkt, von dem die Kraft ausgeht, zeigt die Ursache an und repräsentiert den Ausgangspunkt des Vektors.
• Betrag (Intensität): Ein numerischer Wert, der die Stärke der Kraft in Newton angibt. Er entspricht der Länge des Vektors.
• Richtung (Sense): Gibt an, in welche Richtung die Kraft ausgeübt wird.
• Richtung: Die Kraft kann entlang einer Linie in zwei entgegengesetzte Richtungen wirken. Die Vektorinformation wird durch den Pfeil dargestellt.

Die Untersuchung der dynamischen Kraft im Zusammenhang mit Ladungen ist ein Abschnitt der Physik. Die dynamische Analyse der Bewegungsänderungen von Körpern ist ein Zweig der Physik.

Arten von Kräften

• Kontaktkräfte: Diese Kräfte müssen gezeigt werden, da sie durch Berührung des Körpers entstehen.
• Ferneinwirkende Kräfte (Abstandskräfte): Diese treten bei der Wechselwirkung zwischen zwei Körpern auf, die durch einen Abstand getrennt sind.

Resultierende Kräfte (R): Die Summe aller Kräfte, die auf einen Körper wirken. Die Stärke der Gesamtwirkung wäre gleich der Summe der Einzelkräfte.

Dehnung oder Stauchung einer Feder ist proportional zur Energie, die in der Feder gespeichert ist.

Ein Dynamometer ist ein Gerät zur Messung der Kraftstärke. Im Grunde handelt es sich um eine kalibrierte Feder.

Bewegungsgrößen

Weg (d)

Die Differenz zwischen der Endposition und der Anfangsposition ist der Weg. Die Vektorgröße wird in Metern gemessen.

Geschwindigkeit (v)

Die Positionsänderung (Endposition minus Anfangsposition) pro Zeiteinheit ist die Geschwindigkeit. Die Vektorgröße wird in m/s gemessen.

Im Alltag erklären wir die Durchschnittsgeschwindigkeit fast immer, wenn wir über die Geschwindigkeit sprechen. Zum Beispiel: Um die Geschwindigkeit eines Läufers bei einem 10.000-Meter-Rennen zu berechnen, teilt man die zurückgelegte Strecke durch die benötigte Zeit (z. B. 80 Sekunden). Bei einem 400-Meter-Lauf eines Mannes auf der Bahn (400 Meter Strecke geteilt durch 80 Sekunden Zeit) ergibt sich eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 5 m/s. Dies bedeutet nicht, dass der Läufer konstant 5 m/s gelaufen ist; er könnte schneller oder langsamer gewesen sein.