Wirken zwei Körper aufeinander ein, so wirkt auf jeden der Körper eine Kraft. Die Kräfte sind gleich groß und entgegengesetzt gerichtet:
Dieses Gesetz wurde von dem berühmten englischen Naturforscher ISAAC NEWTON (1643-1727) entdeckt. Es wird auch als 3. newtonsches Gesetz oder 3. newtonsches Axiom bezeichnet. Entsprechend seinem Inhalt spricht man auch vom Gegenwirkungsprinzip, von "actio = reactio" oder von "Kraft = Gegenkraft".
Das Wechselwirkungsgesetz gilt immer, wenn zwei Körper aufeinander
einwirken. So zieht z.B. die Erde unseren Körper an, unser Körper
zieht aber mit dem gleichen Betrag der Kraft auch die Erde an.
Bei einem Crashtest wirkt
Auto 2 auf Auto 1, aber auch Auto 1 auf Auto 2 ein (Bild 1).
Beim Heben oder Tragen einer Tasche müssen wir eine Muskelkraft nach
oben aufwenden. Die Gewichtskraft wirkt nach unten.
Wechselwirkung von Körpern und
die dabei wirkenden Kräfte
Das Wechselwirkungsgesetz ist auch der Grund dafür, dass sich eine
Rakete oder ein Flugzeug
fortbewegt (Bild 2). Aufgrund der starken Beschleunigung der Verbrennungsgase
und ihrer Masse wirkt eine große Kraft entgegen der Bewegungsrichtung
der Rakete. Nach dem Wechselwirkungsgesetz ist mit dieser Kraft eine gleich
große,
aber entgegengesetzt wirkende Kraft verbunden. Diese Gegenkraft beschleunigt
die Rakete in Bewegungsrichtung.
Eine bessere und eindeutigere physikalische Erklärung ist an dieser
Stelle aber mithilfe von Impuls und Impulserhaltungssatz möglich.
Wechselwirkung
und Kräftegleichgewicht
Bei einer Wechselwirkung
zwischen zwei Körpern treten zwei Kräfte auf, deren Summe null
ist. Diese Kräfte kommen durch die gegenseitige Einwirkung der Körper
aufeinander zustande. So zieht z.B. die Erde den Mond an. Der Mond zieht
mit einer Kraft, die den gleichen Betrag hat, die Erde an (Bild 3). Die
Betrachtungen beziehen sich also bei der Wechselwirkung immer auf mindestens
zwei Körper, die sich gegenseitig beeinflussen.
Auch auf einen Körper kann die Summe der auf ihn wirkenden Kräfte
null sein. Das gilt z.B. für ein gleichförmig und geradlinig
fahrendes Auto, eine auf einem Tisch stehende Limonadenflasche oder einen
Vogel (Bild 3). In diesem Falle, in dem man einen Körper und die
auf ihn wirkenden Kräfte betrachtet, spricht man dann vom Kräftegleichgewicht,
wenn sich alle auf den Körper wirkenden Kräfte gegenseitig aufheben
und damit ihre Summe null ist.
Die Kräfte, die auf einen Körper wirken, stammen meist aus
verschiedenen Wechselwirkungen. Betrachtungen wir dazu den in Bild 4 dargestellten
Fall, dass eine Flasche auf einem Tisch steht. Sie unterliegt folgenden
Wechselwirkungen:
a) Wechselwirkung 1 zwischen Flasche und Erde: Die Erde zieht die Flasche
mit der Gewichtskraft an, zugleich zieht die Flasche die Erde mit einer
gleich großen Gegenkraft an.
b) Wechselwirkung 2 zwischen Flasche und Tisch: Die Flasche wirkt auf
den Tisch ein und führt zu einer Verformung. Zugleich wirkt der Tisch
mit einer gleich großen Gegenkraft auf die Flasche ein.
Betrachtet man nur die Kräfte, die auf die Flasche wirken, dann sind das aus Wechselwirkung 1 die Gewichtskraft und aus Wechselwirkung 2 die Kraft, die der Tisch auf die Flasche ausübt. Die Summe dieser beiden, aus verschiedenen Wechselwirkungen stammenden Kräfte ist null. Die Flasche befindet sich im Kräftegleichgewicht. Allgemein gilt:
Ein Körper befindet sich im Kräftegleichgewicht,
wenn die Summe der auf ihn wirkenden Kräfte null ist.