Himmelsgesetze der Bewegung/ Die newtonschen Gesetze

Issak Newton

Newton war einer der größten Wissenschaftler der Welt und hat Ende des 17.- Anfang des 18. Jahrhunderts gelebt. Er war vor allem in den Gebieten der Physik und der Mathematik tätig. In seinem Werk „De Motu Corporum“ vereinte er die Forschungen Galileo Galileis zur Beschleunigung, Johannes Keplers zu den Planetenbewegungen und Descartes’ zum Trägheitsproblem zu einer dynamischen Theorie der Gravitation und legte die Grundsteine der klassischen Mechanik, indem er die drei Grundgesetze der Bewegung formulierte.

Erstes Gesetz: Trägheitsprinzip

Ist die Gesamtkraft null, so ist die Geschwindigkeit konstant und umgekehrt.

ΣF = 0 $\Leftrightarrow$ v: konst.

Σ(Sigma) ist eine griechische Buchstabe und wird in Mathematik benutzt, um eine Summe zu bezeichnen.

F: Kraft (also bedeutet dann ΣF die Gesamtkraft)

$\Leftrightarrow$ : Äquivalenzsymbol

v: Geschwindigkeit

Beispiele

Allgemein die Gesetze der Physik sind Idealisierungen. Was das 1. newtonsche Gesetz betrifft: in der Natur kommt eine gleichförmige Bewegung (v: konstant) nie vor! Näherungsweise kann man dieses Gesetz z.B. beim Air- oder Ice-Hockey beobachten (solang der Puck nicht geschlagen wird und kein Hindernis trifft). Bei einem Fallschirmsprung kommt es auch zu einer Situation, in der die Geschwindigkeit mehr oder weniger konstant ist.

Zweites Gesetz:Aktionsprinzip

F = m · a

F: Kraft

m: Masse

a: Beschleunigung

Beispiele

Das die auf ein Objekt ausgeübte Kraft desto größer ist, je größer seine Masse ist, kann man leicht feststellen: Es ist doch viel schwieriger ein LKW mit den Muskeln in Bewegung zu setzen als ein Fahrrad! Genauso leicht ist es festzustellen, dass die Kraft zur Beschleunigung direkt proportional ist. Wenn man mit dem Fahrrad abrupt bremst, braucht man viel mehr Kraft, als wenn man langsam bremst. Schneller bremsen, heißt, dass sich die Geschwindigkeit in weniger Zeit ändert und aus der Definition der Beschleunigung folgt, dass die Beschleunigung dann größer ist. Also, je größer die Beschleunigung, desto größer die Kraft und umgekehrt.

Drittes Gesetz: Actio-Reactio

Übt ein Körper A eine Kraft auf Körper B aus, dann übt auch B auf A eine Kraft mit gleichem Betrag und in die Gegenrichtung aus.

Beispiele

Für dieses Gesetz kann man zahlreiche Beispiele finden. Das wichtigste ist hier zu verstehen, dass die „Reactio“ („Reaktion“) auf den vorher wirkenden Körper wirkt. Die Erde übt auf einen Mensch eine Kraft aus (Gravitationskraft). Die „Reaktion“ ist eine Kraft in die Gegenrichtung und mit gleichem Betrag, die der Mensch auf die Erde übt (wirkendes und beeinflusstes Objekt tauschen ihre Rolle). Genauso wenn ich eine Kraft auf die Wand übe, übt auch die Wand auf mich eine Kraft usw.