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Du stehst vor der Herausforderung, das Thema Kräfte Physik zu verstehen? In diesem Artikel erhältst du eine umfassende Einführung in die Welt der physikalischen Kräfte. Wichtige Definitionen und Modelle werden einfach erklärt, sodass du in der Lage sein wirst, Grundkonzepte wie elektrische und Dipol-Dipol-Kräfte, exogene und endogene Kräfte sowie die…
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Jetzt kostenlos anmeldenDu stehst vor der Herausforderung, das Thema Kräfte Physik zu verstehen? In diesem Artikel erhältst du eine umfassende Einführung in die Welt der physikalischen Kräfte. Wichtige Definitionen und Modelle werden einfach erklärt, sodass du in der Lage sein wirst, Grundkonzepte wie elektrische und Dipol-Dipol-Kräfte, exogene und endogene Kräfte sowie die Van Der Waals Kräfte zu verstehen. Zudem erfährst du, wie du Kräfte berechnen und anwenden kannst. Betrete die fesselnde Welt der Kräfte Physik und erweitere dein Wissen auf diesem anspruchsvollen Gebiet.
Kontaktkräfte | Fernkräfte |
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Eine Physikalische Kraft ist eine Wechselwirkung zwischen Körpern, die deren Bewegungszustand verändern oder verformen kann. Die Regeln, denen Kräfte folgen, sind in den Newtonschen Gesetzen festgelegt.
Ein Beispiel für eine Physikalische Kraft ist die Schwerkraft. Sie zieht Körper mit Masse zueinander und ist dafür verantwortlich, dass wir auf der Erde festgehalten werden. Ohne Schwerkraft würden wir ins All fliegen.
Ein einfaches Modell, um Kräfte zu beschreiben, ist das Kraftpfeil-Modell. Stell dir vor, du ziehst an einem Seil. Die Richtung und Stärke deiner Kraft kannst du als Pfeil darstellen: die Pfeilspitze zeigt die Richtung an und die Länge des Pfeils entspricht der Stärke der Kraft. Zieht jemand mit dir zusammen am Seil, könnt ihr die Pfeile addieren und gemeinsam eine größere Kraft erzeugen.
Elektrische Kräfte treten auf, wenn geladene Körper voneinander angezogen oder abgestoßen werden. Sie folgen dem Coulombschen Gesetz: \[ F = k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \] Dipol-Dipol-Kräfte sind Wechselwirkungen zwischen Molekülen, die aufgrund ungleichmäßiger Ladungsverteilung ein elektrisches Dipolmoment besitzen. Diese entstehen wenn die negativen Elektronenwolken zweier benachbarter Moleküle einander abstoßen oder wenn ein positiviertes Atom eines Moleküls das negative Ende eines anderen Moleküls anzieht.
Während in der Physik eher selten von exogenen oder endogenen Kräften die Rede ist, ist es einleuchtend, diese Begriffe auf physikalische Systeme zu übertragen. So könnte man von endogenen Kräften sprechen, wenn die Kräfte aus dem System selbst hervorgehen, wie etwa die Bindungskräfte in einem Atom. Exogene Kräfte wären dann solche, die von außerhalb des Systems auf dieses einwirken, wie z.B. eine äußere Kraft, die auf einen Körper wirkt.
Die Van Der Waals Kräfte sind eine Gruppe schwacher intermolekularer Kräfte, die zwischen Molekülen oder innerhalb größerer Moleküle wirken. Sie sind ein Spezialfall der London-Kräfte und bestehen hauptsächlich aus Anziehungskräften, die durch zufällige Fluktuationen der Elektronenverteilung in den Molekülen zustande kommen.
Ein Alltagsbeispiel für Van Der Waals Kräfte ist die Adhäsion von Flüssigkeiten an Oberflächen. Warum haftet zum Beispiel Wasser an der Innenseite eines Glases? Das liegt an den Van Der Waals Kräften zwischen den Wassermolekülen und den Molekülen der Glasoberfläche.
Ein aussergewöhnliches Beispiel für die Bedeutung der Van Der Waals Kräfte ist die Fähigkeit von Geckos, an Wänden und Decken zu haften. Ihre spezialisierten Fußpolster sind mit Millionen winziger Haare bedeckt, die es ihnen ermöglichen, auf nahezu jeder Oberfläche zu haften. Das Geheimnis dahinter sind die Van Der Waals Kräfte. Jedes dieser winzigen Härchen kann mit der Kontaktfläche interagieren und die schwachen Anziehungskräfte ausnutzen, um eine erhebliche Gesamthaftkraft zu erzeugen.
Stelle dir vor, du ziehst einen Schlitten mit einer Kraft von 10 N in eine Richtung und dein Freund zieht den Schlitten in eine um 60° abweichende Richtung ebenfalls mit einer Kraft von 10 N. Um die resultierende Kraft zu finden, zeichnest du die beiden Kräfte als Vektoren mit dem selben Anfangspunkt. Dann zeichnest du Linien parallel zu diesen Kräften, um das Parallelogramm zu erstellen. Der Diagonalvektor des Parallelogramms gibt die resultierende Gesamtkraft an.
Ein gutes Beispiel dafür ist ein Seiltänzer, der sich auf einem straff gespannten Seil bewegt. Die nach unten gerichtete Schwerkraft wirkt gegen die nach oben gerichtete Zugkraft des Seils. Die Seiltänzerin bewegt sich nur dann konstant vorwärts, wenn diese beiden Kräfte sich aufheben und ein Kräftegleichgewicht vorliegt. In diesem Fall, repräsentiert das Kräfteparallelogramm ein Rechteck, da die resultierende Kraft (die Diagonale) null ist.
Ein Beispiel dafür ist ein Buch, das auf einem Tisch liegt. Die Schwerkraft zieht das Buch nach unten, während die Auflagekraft des Tisches das Buch hält. Diese beiden Kräfte heben sich auf und resultieren in einer Gesamtkraft von null – das Buch bleibt in Ruhe liegen. Hierbei wird die Methode der Kräfteaddition angewendet.
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Lerne jetztNenne das Hilfsmittel, mit dem Du zwei Kräfte zu einer Gesamtkraft addieren oder eine Gesamtkraft in ihre Teilkräfte zerlegen kannst.
Kräfteparallelogramm
Gib alle Kräfte an, die nicht zu den vier Grundkräften gehören.
Reibungskraft
Benenne die drei Newtonschen Gesetze.
Um einen Körper der Masse \(m\) um den Wert \(a\) zu beschleunigen, wird eine Kraft \(F\) benötigt:
$$\vec{F}=m\cdot \vec{a}$$
Gib den Namen dieses Gesetzes an!
Zweites Newtonsches Gesetz (auch: Grundgesetz, Aktionsprinzip)
Definiere den Begriff Kraft und nenne die Komponenten, mit denen Du eine Kraft beschreiben kannst.
Durch eine einwirkende Kraft \(F\) kann der Bewegungszustand eines Körpers verändert werden. Sie hat eine Richtung, in die sie wirkt und einen Betrag, der die Größe der Kraft angibt.
Erkläre die Vorgehensweise, mit der Du ein Kräfteparallelogramm erstellen kannst.
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