Einleitung:

Wenn Sie einen Ball auf den Boden legen, bleibt er stehen, bis Sie ihn mit dem Fuß treten. Ebenso bleibt ein Buch auf Ihrem Schreibtisch stehen, es sei denn, Sie heben es mit Ihrer Hand an. Wenn Sie das Buch nach dem Anheben zurücklassen, zieht die Schwerkraft es nach unten. In jedem dieser Fälle ändert sich die Bewegung des Balls oder des Buches aufgrund des Einflusses einer stoßenden oder ziehenden Kraft. Mit anderen Worten: Objekte beschleunigen sich, bremsen ab oder ändern ihre Richtung nur, wenn sie einer externen Kraft ausgesetzt sind.

Artikelelemente:

1.       Kraft:

2.       Kombination von Kräften:

3.       Ausgeglichene und unausgeglichene Kräfte:

4.       Kraft und das erste Gesetz der Bewegung von Newton:

5.       Reibung:

6.       Statische Reibung:

7.       Dynamische Reibung:

8.       Rollende Reibung:

9.       igung:

10.   Einheiten der Kraft:

11.   Schwerkraft:

12.   Gewicht:

13.   Schwerkraft und Masse:

14.   Verwendung des zweiten Gesetzes von Newton:

15.   Erhöhen der Geschwindigkeit:

16.   Verringern der Geschwindigkeit:

17.   Berechnung der Beschleunigung:

18.   Drehen:

19.   Fazit:

Kraft:

Die Kraft ist der beeinflussende Faktor, der darauf abzielt, die Bewegung von Objekten zu ändern, allgemein als Kraft bezeichnet. Kräfte können entweder stoßend oder ziehend sein. Wenn Sie beispielsweise einen Golfball werfen, üben Sie eine Kraft aus, die den Ball dazu bringt, sich vom Schläger wegzubeschleunigen. Kräfte ändern auch die Richtung der Bewegung des Balls. Nach Verlassen des Schlägers biegt die Flugbahn des Balls ab, während er aufgrund der Gravitationskraft nach unten zum Boden zurückkehrt und seine Bewegung verändert. Wenn der Ball auf den Boden trifft, übt die Erde eine Kraft aus, die ihn stoppt. Kräfte können auf verschiedene Arten wirken; zum Beispiel kann eine Büroklammer von einer magnetischen Kraft bewegt, von der Schwerkraft der Erde angezogen oder von Ihrer Kraft geschoben werden, wenn Sie sie aufheben. All diese Beispiele zeigen Kräfte, die eine Büroklammer beeinflussen können.

Kombination von Kräften:

Es ist möglich, dass mehr als eine Kraft auf ein Objekt wirkt. Wenn Sie beispielsweise eine Büroklammer in der Nähe eines Magneten halten, beeinflussen sie sowohl Ihre Kraft als auch die magnetische Kraft zusammen mit der Gravitationskraft. Die Summe der einwirkenden Kräfte auf ein Objekt wird als Nettokraft bezeichnet. Die Nettokraft bestimmt, wie sich die Bewegung eines Objekts ändert, wenn mehrere Kräfte auf es wirken. Wenn sich die Bewegung eines Objekts ändert, ändern sich auch seine Geschwindigkeit und somit die Beschleunigung. Wenn Kräfte in dieselbe Richtung wirken, addieren sie sich zur Nettokraft. Wenn zwei Kräfte in entgegengesetzte Richtungen wirken, entspricht die Nettokraft der Differenz zwischen ihnen, wobei ihre Richtung in Richtung der größeren Kraft liegt.

Ausgeglichene und unausgeglichene Kräfte:

Eine Kraft kann auf ein Objekt wirken, ohne eine Beschleunigung zu verursachen, wenn andere aufhebende Kräfte vorhanden sind. Wenn zwei oder mehr Kräfte auf ein Objekt wirken und sich gegenseitig aufheben, was zu keiner Veränderung der Geschwindigkeit führt, werden diese Kräfte als ausgeglichene Kräfte bezeichnet. In diesem Fall ist die Nettokraft null. Wenn die Nettokraft nicht null ist, sind die Kräfte unausgeglichen und führen zu einer Veränderung der Geschwindigkeit des Objekts.

Kraft und das erste Gesetz der Bewegung von Newton:

Das erste Gesetz der Bewegung von Newton besagt, dass ein Objekt in Ruhe bleibt oder sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, es sei denn, es wirkt eine externe Kraft darauf. Im Gegensatz zu dem weit verbreiteten Missverständnis, dass eine kontinuierliche Kraft erforderlich ist, um die Bewegung aufrechtzuerhalten, erklärt Newtons Erkenntnis, dass nur dann eine Kraft erforderlich ist, wenn eine unausgeglichene Kraft auf ein Objekt wirkt.

Reibung:

Die Reibung ist die Kraft, die die Bewegung von Objekten stoppt, und sie widersetzt sich der relativen Bewegung zwischen Oberflächen. Reibung verhindert, dass sich fast alle Objekte unendlich bewegen. Galileis Anerkennung der Rolle der Reibung in der Bewegung führte zu einem besseren Verständnis der Natur der Bewegung. Reibung kann statisch oder dynamisch sein, abhängig davon, ob das Objekt stillsteht oder sich bewegt.

Statische Reibung:

Beim Versuch, ein schweres Objekt, wie einen Kühlschrank, zu bewegen, fällt auf, dass es anfangs nicht nachgibt. Wenn Sie Ihre Schubkraft erhöhen, beginnt es plötzlich zu bewegen. Dieser anfängliche Widerstand gegen die Bewegung ist auf die statische Reibung zurückzuführen. Statische Reibung entsteht durch die Anziehung zwischen Atomen auf den in Kontakt stehenden Oberflächen, die dazu führt, dass sie zusammenkleben. Um die statische Reibung zu überwinden und die Bewegung zu initiieren, müssen Sie eine Kraft ausüben, die größer ist als die statische Reibungskraft.

Dynamische Reibung:

Dynamische Reibung oder kinematische Reibung tritt auf, wenn sich ein Körper über eine Oberfläche gleitet oder bewegt. Sie wirkt in entgegengesetzter Richtung zur Bewegung des Objekts und bewirkt eine Abnahme der Geschwindigkeit. Die dynamische Reibung hängt von der Rauheit der in Kontakt stehenden Oberflächen ab und erfordert eine kontinuierliche Kraft, um die Bewegung gegen ihren Widerstand aufrechtzuerhalten.

Rollende Reibung:

Wenn Sie Fahrrad fahren oder auf einem Skateboard gleiten, nimmt Ihre Geschwindigkeit aufgrund eines anderen Reibungstyps namens rollende Reibung ab. Rollende Reibung tritt auf, wenn sich ein Körper über eine Oberfläche rollt. Im Fall eines Fahrrads liegt die rollende Reibung zwischen den Reifen und dem Boden und trägt dazu bei, das Fahrrad zu verlangsamen. Rollende Reibung ist in der Regel geringer als die dynamische Reibung zwischen denselben Oberflächen, was die Leichtigkeit erklärt, eine Kiste auf Rädern zu schieben, im Vergleich dazu, sie zu schieben.

Das zweite Gesetz der Bewegung von Newton

Kraft und Beschleun

igung:

Während Ihres Einkaufsbummels in Einkaufszentren müssen Sie Kraft aufwenden, um den Einkaufswagen zu schieben, anzuhalten oder die Richtung zu ändern. Was ist einfacher: das Stoppen eines vollen Wagens oder eines leeren, wie in Abbildung 7 dargestellt? Beschleunigung tritt auf, wenn die Geschwindigkeit des Körpers zunimmt, abnimmt oder sich ändert. Das zweite Gesetz der Bewegung von Newton verbindet die auf ein Objekt wirkende Nettokraft mit seiner Beschleunigung und Masse. Das Gesetz besagt, dass die Beschleunigung eines Objekts gleich der auf es wirkenden Nettokraft geteilt durch seine Masse ist, wobei die Beschleunigung in Richtung der Nettokraft erfolgt. Die Beschleunigung (m/s^2) wird mit der Gleichung berechnet:

\[\text{Newton's Second Law:}\]

Die zweite Bewegungsgesetz von Newton besagt, dass die Beschleunigung eines Objekts gleich der auf es wirkenden Nettokraft geteilt durch seine Masse ist, und die Beschleunigung erfolgt in Richtung der Nettokraft.

Einheiten der Kraft:

Die Kraft wird in einer Einheit namens "Newton" gemessen. Da die Masse in Kilogramm (kg) und die Beschleunigung in Metern pro Sekunde im Quadrat (m/s^2) gemessen werden, wird 1 Newton definiert als die Kraft, die erforderlich ist, um eine Masse von 1 kg um 1 m/s^2 zu beschleunigen.

Schwerkraft:

Die Schwerkraft ist eine vertraute Kraft, die Objekte nach unten zieht. Die Gravitationskraft hängt von den Massen der Objekte und dem Abstand zwischen ihnen ab. Die Schwerkraft ist verantwortlich für die Rotation der Erde um die Sonne und die Umlaufbahn des Mondes um die Erde.

Gewicht:

Die Haushaltswaage misst das Gewicht, wenn Sie darauf stehen. Das Gewicht ist die Kraft der Schwerkraft, die auf ein Objekt wirkt, und wird mit der Gleichung berechnet:

\[ \text{Gewicht (N)} = \text{Masse (kg)} \times \text{Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft (m/s}^2).\]

\[ P = mg, \]

wobei \(P\) das Gewicht, \(m\) die Masse und \(g\) die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft (etwa 9,8 m/s^2 auf der Erde) sind.

Schwerkraft und Masse:

Gewicht und Masse sind unterschiedlich; das Gewicht ist eine Kraft, die in Newton gemessen wird, während die Masse die Menge an Materie in einem Objekt in Kilogramm ist. Die Masse ist konstant, aber das Gewicht variiert je nach Standort aufgrund unterschiedlicher Gravitationskräfte.

Verwendung des zweiten Gesetzes von Newton:

Dieses Gesetz wird verwendet, um die Beschleunigung zu berechnen, wenn sowohl die Masse als auch die aufgebrachte Kraft bekannt sind. Die Beschleunigung wird bestimmt, indem man die Änderung der Geschwindigkeit durch die Änderung der Zeit teilt.

Erhöhen der Geschwindigkeit:

Wenn eine unausgeglichene Kraft auf ein sich bewegendes Objekt in Richtung seiner Bewegung wirkt, nimmt die Geschwindigkeit des Objekts zu. Abbildung 8 zeigt, wie die Kraft die Richtung des Schlittens beeinflusst, was zu einer Beschleunigung und einer erhöhten Geschwindigkeit führt.

Verringern der Geschwindigkeit:

Wenn eine unausgeglichene Kraft in entgegengesetzter Richtung zur Bewegung wirkt, nimmt die Geschwindigkeit des Objekts ab. Abbildung 9 zeigt eine erhöhte Reibung zwischen dem Schlitten und dem Schnee, was zu einer Abnahme der Geschwindigkeit führt.

Berechnung der Beschleunigung:

Das zweite Gesetz von Newton wird verwendet, um die Beschleunigung zu berechnen. Zum Beispiel, wenn Sie eine Kiste mit einer Kraft von 5 Newton ziehen und ihre Masse 10 kg beträgt, wird die Beschleunigung wie folgt berechnet: \(a = \frac{F}{m}.\)

Drehen:

Wenn die auf ein sich bewegendes Objekt wirkende Nettokraft nicht in Richtung seiner Geschwindigkeit liegt, folgt das Objekt anstelle einer geraden Linie einem gekrümmten Pfad. Abbildung 10 veranschaulicht die Gravitationskraft, die einen Basketball nach unten zieht und eine gekrümmte Bahn verursacht.

Fazit:

Das Verständnis der Elemente, die mit Kraft und Bewegung zusammenhängen, ist entscheidend für das Verständnis der Natur der Welt um uns herum. Die Kraft spiegelt die Fähigkeit wider, Bewegung oder Form zu verändern, und die Kombination von Kräften veranschaulicht, wie ihre Wechselwirkung verschiedene Effekte hervorrufen kann. Ausgeglichene und unausgeglichene Kräfte spielen eine wichtige Rolle beim Verständnis des Zustands der Bewegung, und die Anwendung von Kraft und dem ersten Gesetz von Newton erklärt, wie sich der Zustand eines Körpers ändert, wenn eine Kraft darauf wirkt.

Auf der anderen Seite erscheint die Reibung in ihren verschiedenen Formen (statisch, kinematisch und rollend) als fundamentale Behinderung der Bewegung und trägt dazu bei, die Interaktion zwischen Objekten zu bestimmen. Kraft und Beschleunigung sind direkt mit dem Verständnis der Dynamik und der Änderungen der Bewegung verbunden. Die Einheiten der Kraft bilden die Grundlage für die Messung der Auswirkungen von Kräften.

Die Schwerkraft taucht als ein Konzept auf, das alles im Universum umfasst, und das Verständnis davon verbessert unser Verständnis der Bewegung fallender Objekte. Gewicht, Masse und die drei Gesetze von Newton sind die Eckpfeiler des Verständnisses der gravitativen Effekte auf Objekte.

Die Anwendung des zweiten Gesetzes von Newton öffnet weitreichende Türen für das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Kräften und den resultierenden Effekten. Veränderungen in den Berechnungen von Geschwindigkeit und Beschleunigung spiegeln das Ausmaß des Einflusses von Kraft und Beschleunigung von Obj.

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