| Formelzeichen: |  |
| Einheit: | ein Newton (1 N) |
Ein Newton (1 N) ist die Kraft, die einem Körper der Masse 1 kg eine Beschleunigung von
erteilt. Es ist etwa die Kraft, mit der ein Körper der Masse 100 g
auf eine ruhende Unterlage drückt oder an einer Aufhängung zieht
(Bild 2). Benannt ist diese Einheit nach dem berühmten englischen Physiker
ISAAC NEWTON (1643-1727).Vielfache der Einheit 1 N sind ein Kilonewton
(1 kN) und ein Meganewton (1 MN):
1 kN = 1 000 N
1 MN = 1 000 000 N
Charakterisierung der physikalischen Größe Kraft
- Die Kraft ist eine Wechselwirkungsgröße. Sie wirkt immer zwischen zwei oder mehreren Körpern, wobei die Körper wechselseitig aufeinander einwirken. Dabei gilt das Wechselwirkungsgesetz, das besagt: Wirken zwei Körper wechselseitig aufeinander ein, so sind die Kräfte gleich groß und entgegengesetzt gerichtet.
- Die Kraft ist eine gerichtete (vektorielle) Größe. Sie wird mithilfe von Pfeilen dargestellt. Jede Kraft hat eine Richtung, einen Betrag und einen Angriffspunkt (Bild 3). Der Buchstabe F ohne Pfeil bedeutet immer den Betrag der Kraft.
- Kräfte sind nur an ihren Wirkungen erkennbar. Die Wirkung einer Kraft ist abhängig
- vom Betrag der Kraft,
- von der Richtung der Kraft,
- vom Angriffspunkt der Kraft.
Kräfte können Bewegungsänderungen von Körpern, Formänderungen von Körpern (elastische oder plastische Verformung) oder deren Zerstörung hervorrufen (Bild 4).
In der nachfolgenden Übersicht sind die Beträge von Kräften aus Natur und Technik angegeben.
|
Kräfte in Natur und Technik
|
| Gewichtskräfte
ein 10-Cent-Stück 1 Tafel Schokolade 1 Liter Wasser Mensch PKW |
0,04 N 1 N 10 N 500 N ... 800 N etwa 10 000 N |
| Zugkräfte
und Schubkräfte Pferd PKW Lokomotive |
400 N ... 750 N 5 000 N 200 000 N |
| Hubkräfte Gewichtheben Eisenbahndrehkran |
1 000 N ... 2 500 N bis 2 500 000 N |
| Auftriebskräfte Ball (d = 30 cm) Schiff (Wasserverdrängung 20) |
139 N 196 000 N |
| Luftwiderstandskraft PKW bei 100 km/h |
etwa 210 N |
Messen von Kräften
Kräfte können mithilfe unterschiedlicher Messverfahren bestimmt
werden. Unterschieden wird zwischen der statischen und der dynamischen
Kraftmessung.
Statische Kraftmessung: Man misst Kräfte mithilfe von Federkraftmessern. Die Kraft kann direkt an der Skala des Federkraftmessers abgelesen werden. Nähere Erläuterungen sind unter dem Thema "Federkraftmesser" zu finden.
Dynamische Kraftmessung:
Es wird der Zusammenhang zwischen der Kraft, der Beschleunigung und der
Masse eines Körpers (newtonsches Grundgesetz) genutzt. Kennt man
die Masse m eines Körpers und seine Beschleunigung
a, so ergibt sich der Betrag der beschleunigenden
Kraft nach der Gleichung 
.
Berechnen von Kräften
Allgemein kann die Kraft mit der Gleichung
berechnet werden. Für spezielle Kräfte sind auch spezielle
Gleichungen anzuwenden. Nachfolgend sind die wichtigsten Kräfte mit
ihren Berechnungsmöglichkeiten genannt.
| Art der Kraft | Berechnungs- möglichkeit |
Bedeutung der Größen |
| allgemein | |
m Masse des
Körpers a Beschleunigung des Körpers |
| Gewichtskraft | 
|
m Masse des Körpers |
| Reibungskraft |  |
|
| Federspannkraft |  |
D
Federkonstante s Längenänderung der Feder |
| Radialkraft (Zentralkraft) |  |
m Masse des
Körpers v Geschwindigkeit des Körpers r Radius der Kreisbahn |
| Auftriebskraft |  |
|
| Gravitationskraft |  |
 |
Arten von Kräften
Es gibt viele verschiedene Arten von Kräften,
die man z. B. nach der Art ihrer Entstehung oder nach der Art ihres Wirkens
einteilen kann. Einige dieser Kräfte sind in der Tabelle oben genannt.
Nach der Art ihres physikalischen Charakters kann man weitere Kräfte
unterscheiden. Nachfolgend ist dazu eine Übersicht gegeben.