Begriffe der Physik für Doofe erklären?
Hallo! Könnte mir jemand diese drei Begriffe erklären: 1) Antriebskraft 2) Widerstandskraft 3) Trägheitskraft. Am besten für ganz blöde, damit ichs auch verstehe ! :D Besonders den dritten Begriff. VIELEN DANK
4 Antworten
Antriebskraft, Widerstandskraft und Trägheitskraft sind Begriffe aus dem Alltag.
Ich erkläre es mit einer kleinen Autofahrt:
Das Auto steht. Ohne Motor wirst Du es auch durch gutes Zureden nicht fortbewegen können.
Du brauchst den Motor also als Antrieb.
Deswegen Antriebskraft.
Der Porsche-Motor hat mehr Antriebskraft als ein Roller.
Was ist wichtig und warum brauche ich diese Antriebskraft?
Ich muss das Gewicht des Fahrzeugs beschleunigen und ich muss ständig die Widerstandskraft überwinden.
Was ist diese Widerstandskraft?
Wenn ich den Motor während der Fahrt abschalte, wird das Auto wieder langsamer und bleibt schließlich stehen.
Das liegt daran, dass die Räder auf dem Straßenbelag rollen. Dadurch entsteht Reibung. Der Asphalt wird warm und man hört das typische Autogeräusch. Das verbraucht Energie, die von der Geschwindigkeit des Autos weggenommen wird.
Zusätzlich muss dass Auto durch die Luft gezwungen werden. Das merkt man als Fahrtwind, wenn man die Hand oder den Kopf aus dem Seitenfenster hält.
Auch das Wegschieben der Luft durch das fahrende Auto ist wie das Rollen auf dem Asphalt ein Widerstand.
Nun geht es noch um die Trägheitskraft:
Fährt man schnell in eine Linkskurve, so wird man im Auto nach rechts gegen die Beifahrertür gedrückt.
Das liegt daran, dass der eigenen Körper sich so wie bisher schön weiter geradeaus bewegen möchte, er also träge ist.
Das Auto fährt aber nach links, weil da jemand am Lenker dreht.
Also entweder arbeitet das Auto gegen die Trägheitskraft an und fährt in die Linkskurve.
Oder es schafft das nicht und bleibt träge. Es geht geradeaus weiter, oft gegen einen Baum oder in den Graben.
Physikalisch geht es um Geschwindigkeit und wenn sich die Geschwindigkeit oder ihre Richtung ändern soll, um Beschleunigung.
In der Physik spricht man von Impulserhaltung. Die Geschwindigkeit und ihre Richtung wird sich niemals ändern, wenn man keine Kräfte ausübt.
Das merkt man kaum im Alltag, da überall Kräfte auftreten. Es klappt aber im Weltraum wunderbar.
Für die Beschleunigung braucht man Kraft.
Weil das Auto Masse hat, also ein Gewicht in Kilogramm, brauche ich Kraft, um es zu beschleunigen, abzubremsen oder die Fahrtrichtung zu ändern.
Diese Kraft nennt man Trägheitskraft.
Die Formal lautet "F = m * a".
Die Buchstaben kommen aus der englischen (auch lateinischen) Sprache:
Kraft (Force) = Masse * Beschleunigung (Acceleration)
Und es geht um Reibung, weil Stoffe wie Reifen und Asphalt gern aneinander kleben. Das zu trennen - also weiter zu fahren - kostet ebenfalls Kraft, um die aneinander klebenden Stoffe wieder zu trennen.
Und schießlich geht es um den Luftwiderstand. Man muss die Luft, die dem Auto im Wege steht, weg schaffen. Auch dafür braucht man Kraft. Denn auch die Luft hat Masse.
Bevor ich die einzelnen Kraftbegriffe erkläre, möchte ich eines vorausschicken: Bis in die frühe Neuzeit glaubten in Anlehnung an ARISTOTELES viele Gelehrte, eine Kraft sei für die Bewegung eines Körpers notwendig, und wenn diese nicht mehr wirke, bleibe der Körper stehen bzw. falle einfach zu Boden.
Diese „Ochsenkarren-Mechanik“ (wie ich das gern nenne) stimmt natürlich nicht, wie jeder merkt, der mal Aquaplaning oder Straßenglätte erlebt hat. Tatsächlich kann diese Mechanik nicht einmal den Steinwurf eines Kindes erklären.
GALILEI formulierte das Trägheitsprinzip: Um sich mit konstantem Tempo geradeaus zu bewegen (konstante Geschwindigkeit, „geradlinig-gleichförmige Bewegung“), bedarf es keiner antreibenden Kraft.
Dinge auf der Erde bleiben zwar oft stehen, wenn sie nicht angetrieben werden, aber sie bewegen sich dennoch, nämlich mit der Erde, was man auch heute noch gern vergisst.
WiderstandskraftNatürlich kommt die „Ochsenkarren-Mechanik“ auch nicht ganz von Ungefähr: Im Alltag haben wir oft mit Dingen zu tun, die relativ zur Erde stehen bleiben, weil sie natürlich der Reibung unterliegen, die freilich ebenfalls Kräfte sind.
Sie machen aus einer gerichteten Bewegung (des Körpers) ungeordnete (nämlich Wärmebewegung, des Körpers und seiner Umgebung) und bremsen also die Bewegung des Körpers relativ zu seiner Umgebung.
Die letzten Worte sich wichtig: Wenn etwa der Körper ein in der Luft schwebender Ballon ist, der anfangs relativ zur Erde ruht, und es herrscht einigermaßen konstanter Wind, dann wird der Ballon so lange beschleunigt, bis er dieselbe Geschwindigkeit hat wie der Wind. Das ist physikalisch dasselbe wie die Abbremsung eines bewegten Ballons.
AntriebskraftEine Antriebskraft ist zur Aufrechterhaltung einer geradlinig-gleichförmigen Bewegung dann nötig, wenn der Körper, auf den sie wirken soll, der Widerstandskraft unterliegt.
Die sogenannte resultierende Kraft muss 0 sein, damit die Geschwindigkeit (also: Tempo und Bewegungsrichtung) konstant bleibt (näherungsweise, denn wegen der Erdkrümmung beschreibt man selbst beim „Geradeausfahren“ einen Kreis).
Je größer das Tempo sein soll, desto mehr Antriebskraft ist erforderlich, weil die Widerstandskraft mit dem Tempo wächst.
Wechselwirkungsprinzip und TrägheitskraftEine Kraft, die auf einen Körper B₁ wirkt, kommt nicht von Ungefähr, sondern von einem anderen Körper B₂ (oder einem System von Körpern). Nach NEWTONs Wechselwirkungsprinzip übt dann B₂ auf B₁ eine Kraft aus, die genauso groß wie die von B₂ auf B₁ ausgeübte Kraft und ihr entgegengesetzt ist.
Wirfst Du einen Stein, dann spürst Du nicht nur dessen Gewicht, sondern auch seine Masse, nämlich als Trägheitskraft. Zuweilen wird allerdings auch die in einem beschleunigten System scheinbar auf den Körper wirkende Kraft als Trägheitskraft bezeichnet.
Weitere Trägheitskräfte sind die Zentrifugalkraft (die kannst Du vor dem Abwurf spüren, wenn Du eine Steinschleuder benutzt) und die Corioliskraft.
Allen Trägheitskräften ist gemeinsam, dass sie zur Masse eines Körpers proportional ist. Die einzige sonstige Kraft, bei der das so ist, ist die Gravitation. Dieser Umstand führte später EINSTEIN zum Äquivalenzprinzip.
MERKE : Eine Masse m verharrt in ihren Bewegungszustand,solange keine äußere Kraft auf sie einwirkt.Wirkt eine äußere Kraft auf die Masse m ein,so reagiert diese mit einer gleichgroßen Gegenkraft F=m * a
F=m*a ist dann die Trägheitskraft
a ist die Beschleunigung in m/s^2 (Meter durch Sekunde zum Quadrat)
Definition: Die Beschleunigung ist die Geschwindigkeitsänderung pro Zeiteinheit.
Formel : durchschnittliche Beschleunigung a=(V2 -V1)/(t2-t1)
lässt man nun das Zeitintervall (t2-t1) gegen Null gehen,so erhält man die "momentane Beschleunigung" a=dv/dt=V´.Das ist die 1.te Ableitung des Weges nach der Zeit t.
Beispiel : Bremsvorgang .EinAuto wird mit a= - 2 m/s^2 abgebremst. Das Auto hat eine Masse m=1000 Kg
Bremskraft somit F=m*a=1000 Kg *2 m/s^2= 2000 N (Newton)
Zum Vergleich wäre das eine Gewichtskraft Fg=m * g=2000 N
ergibt m= 2000 N/9,81 m/s^2=203,87 kg
Man müsste also 203,87 kg hochheben damit eine Kraft von 2000 N wirkt.
Widerstandskraft ist z.Bsp. der Rollwiderstand beim Auto Fr=u * Fg=u *m*g
u= 0,2 Rollbeiwert zwischen Reifen und Straße , m=Masse des Autos
g = 9,81 m/s^2 Erdbeschleunigung
Luftwiderstand beim Auto : siehe Physik-Formelbuch
Fl= k * V^2 hier ist V die Geschwindigkeit des Autos
k=konstant ist abhängig vom Querschnitt des Autos,vom cw Widerstandsbeiwert des Autos (Form) und der Luftdichte
roh(Luft)=1,29 kg/m^3
Die Antriebskraft ergibt sich aus der Antriebsleistung des Motors
P=W/t=F* s/t=F *V hier ist P die Antriebsleistung in W (Watt)
v ist die Geschwindigkeit des Autos in m/s (Meter pro Sekunde)
Antriebskraft somit F= P/v dies ist eine "Hyperbel" f(x)=k/x
Lässt man die Antriebsleistung P=Konstant und variert die Geschwindigkeit v,so ist der Kurvenverlauf (Graph) eine Hyperbel.
Ganz Grob:
Antriebskraft ist die Kraft, die aufgewendet wird, um ein Objekt zu bewegen. Beispiel, wenn du Fahrrad fährst, ist die Kraft, die in mechanische Energie umgewandelt wird, die Antriebskraft.
Die Widerstandskraft kann gut und auch schlecht sein. Elektrische wenn durch ein Kabel Strom fliesst, gibt es einen Widerstand, der Draht. Je nach dem ist der Widerstand unterschiedlich, es kommt auf das Element an, die Länge, die Dicke und auch die Temperatur. Da ist es wichtig, einen kleinen Widerstand zu haben, da dann geringere Verlüste entstehen.
Wenn du eine schwere Kiste Schieben willst, benutzt du ja die Antriebskraft um sie zu schrieben, jedoch erschwert dir die Widerstandskraft, es einfach so mal zu schieben.
Die Widerstandskraft kann auch gut sein, z.b. beim Auto. Wenn du eine Vollbremsung machen musst, bist du froh, wenn zwischen Reifen und Boden ein grosser Widerstand ist, da dann das Auto schneller stehen bleibt- bei vereisten Strassen endet es oft unschön.
Wenn etwas Träge ist, behält es seine Ruhe oder Bewegung, sprich die Bewegung ist schwer störbar. Wenn ein 120kg schwerer Mann liegt, ist es für einen 10 jährigen praktisch unmöglich, ihn aufzuheben, er ist Träge. Umgekehrt geht das ganz leicht.
Natürlich sind alle Definitionen Relativ, also im Verhältnis zum Betrachter. Der 120kg Mann ist für ein Kleinkind Träge, für Arnold Schwarzneger ist er nur eine leichte Langhantelstange.
Ich hoffe, ich konnte dir helfen.