PhysProf - Drittes Newtonsches Gesetz

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Mechanik, Elektrotechnik, Optik und Thermodynamik

 

Drittes Newtonsches Gesetz


Das Programmmodul [Mechanik II] - [Drittes Newtonsches Gesetz] bietet die Möglichkeit, das Prinzip des Dritten Newtonschen Gesetzes zu analysieren.

PhysProf - Drittes Newtonsches Gesetz

Newtonsche Axiome:

1. Trägheitsprinzip:

Ein Körper beharrt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmig geradlinigen Bewegung, solange keine äußeren Einflüsse auf ihn wirken. Die vektorielle Geschwindigkeit eines sich kräftefrei bewegenden Körpers ist also (in Betrag und Richtung) konstant.

2. Kraftwirkungsprinzip: (Aktionsprinzip, "Grundgesetz der Mechanik")

Wirkt eine Kraft F auf einen frei beweglichen Körper mit der Masse m, so wird der Körper beschleunigt. Die Beschleunigung ist der Kraft proportional und hat deren Richtung:

F = m·a

F: Kraft [N]

m: Masse [kg]

a: Beschleunigung [m/s²]
 

3. Wechselwirkungsprinzip: (actio = reactio)

Übt ein Körper A auf einen Körper B eine Kraft aus (actio, Aktionskraft), so übt B auf A eine gleich große aber entgegengesetzte Kraft aus, welche als Gegenkraft (reactio, Reaktionskraft) bezeichnet wird.

Kräfte, welche zwischen Teilen des gleichen Körpers agieren, werden als "interne Kräfte" bezeichnet. Wird ein Körper als Ganzes bewegt, so wird seine Beschleunigung nur durch eine externe Kraft festgestellt (intern wirksame Kräfte werden durch das Zweite Newtonsche Gesetz ausgeschlossen, da ihre geometrische Summe stets null ist).

Programmbedienung

Eine ausgeführte Animation illustriert die Zusammenhänge, welche beim Dritten Newtonschen Gesetz gelten. Hierbei wirkt auf einen Körper die Gravitationskraft m·g. Alle Körper sind durch ein gewichtsloses, nicht dehnbares Seil miteinander verbunden, welches über eine Rolle geführt wird. Dabei wird es ermöglicht, die Bewegung des Systems mit verschiedenen Beschleunigungen zu animieren, wobei die Massen m1, m2 und m der beteiligten Körper durch die Benutzung der dafür vorgesehenen Rollbalken zu verändern sind.

Das Programm ermittelt die zwischen den Körpern wirkenden Kräfte F12 und F21, sowie die auftretende Beschleunigung a und den von den Körpern bis zum Ende der Ausführung der Simulation durchlaufenen Weg s. Zudem werden die Werte für die wirkenden Kräfte FA und FB ausgegeben, welche stets gleich groß sind.

Bedienen Sie die Schaltfläche Start, so wird die Animation gestartet. Achten Sie zudem insbesondere auf die zwischen den Körpern wirkenden Kräfte F12 und F21. Diese sind im Betrag gleich, jedoch gegenseitig wirksam. In den Anfangszustand versetzen Sie die Darstellung wieder, indem Sie die Schaltfläche Urzustand bedienen.
 

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