Kraftrechner
Berechnen Sie Kraft, Masse oder Beschleunigung mit Newtons zweitem Bewegungsgesetz (F = ma)
Kraft (F)
Masse (m)
Beschleunigung (a)
Berechnungsdetails
Newtonsche Bewegungsgesetze
Kraft ist ein grundlegendes Konzept der klassischen Mechanik. Newtons zweites Bewegungsgesetz besagt, dass die auf einen Körper wirkende Nettokraft gleich dem Produkt aus seiner Masse und Beschleunigung ist. Diese Beziehung, ausgedrückt als F = ma, ist eine der wichtigsten Gleichungen der Physik und bildet die Grundlage der Dynamik.
Newtons drei Gesetze
- Erstes Gesetz (Trägheit): Ein ruhender Körper bleibt in Ruhe, und ein bewegter Körper bleibt in gleichförmiger Bewegung, solange keine äußere Nettokraft auf ihn einwirkt.
- Zweites Gesetz (F = ma): Die Beschleunigung eines Körpers ist direkt proportional zur wirkenden Nettokraft und umgekehrt proportional zu seiner Masse.
- Drittes Gesetz (Actio-Reactio): Zu jeder Kraft gibt es eine gleich große, entgegengesetzt gerichtete Gegenkraft.
Wichtige Formeln
- F = ma — Die Nettokraft ist gleich Masse mal Beschleunigung
- W = mg — Das Gewicht ist gleich Masse mal Gravitationsbeschleunigung
- f = μN — Die Reibungskraft ist gleich Reibungskoeffizient mal Normalkraft
- F_net = ΣF — Die Nettokraft ist die Vektorsumme aller Kräfte
Häufige Kraftarten
Gravitationskraft (Gewicht)
- • Formel: W = mg
- • Immer zum Erdmittelpunkt gerichtet
- • g ≈ 9,807 m/s² auf der Erdoberfläche
- • Variiert mit Höhe und Himmelskörper
Normalkraft
- • Senkrecht zur Kontaktfläche
- • Verhindert, dass Objekte durch Oberflächen hindurchgehen
- • Gleich dem Gewicht auf flachen horizontalen Flächen
- • Ändert sich auf geneigten Ebenen
Reibungskraft
- • Formel: f = μN
- • Wirkt der Relativbewegung oder Bewegungstendenz entgegen
- • Haftreibung ≥ Gleitreibung
- • Hängt von den Oberflächenmaterialien ab
Seilkraft (Zugkraft)
- • Wird durch Schnüre, Seile oder Kabel übertragen
- • Zieht an beiden Enden gleich stark
- • Immer entlang der Länge des Verbindungselements gerichtet
- • Ideale Seile haben durchgehend gleichmäßige Spannung
Beispiele aus der Praxis
Das Verständnis von Kräften ist in der Ingenieurwissenschaft, Sportwissenschaft und im Alltag unerlässlich. Hier sind einige praktische Anwendungen:
- Ein 1.500 kg schweres Auto, das mit 3 m/s² beschleunigt, benötigt eine Nettokraft von 4.500 N
- Eine 80 kg schwere Person wiegt auf der Erde etwa 784 N, aber auf dem Mond nur 130 N
- Ein 0,145 kg schwerer Baseball, der mit 40 m/s geworfen und in 0,01 s gestoppt wird, erfährt etwa 580 N Kraft
- Die Reibungskraft auf eine 50 kg schwere Kiste (μ = 0,4) auf einer ebenen Fläche beträgt ungefähr 196 N
Referenzen
Die in diesem Rechner verwendeten Formeln und physikalischen Konstanten basieren auf etablierten physikalischen Prinzipien und verifizierten Quellen:
Hinweis: Dieser Rechner geht von idealen Bedingungen mit konstanten Kräften aus und berücksichtigt keine relativistischen Effekte, Luftwiderstand oder Systeme mit variabler Masse. Die Ergebnisse basieren auf der klassischen Newtonschen Mechanik und können von realen Szenarien mit sehr hohen Geschwindigkeiten oder mikroskopischen Maßstäben abweichen.
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