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Kraft

Definition von Kraft

Wir haben nun eine Vielzahl von Experimenten und Beispielen behandelt, die zu folgenden Ergebnissen geführt haben:

  • Die Impulsänderung ist proportional zur Kraft: F Δ p .
  • Der Quotient aus Impulsänderung und zugehöriger Zeitspanne ist proportional zur Kraft: F d p d t .

Die Kraft F , die wir beispielsweise mit einem Kraftmesser bestimmen können, ist proportional zum Quotienten aus Impulsänderung Δ p und zugehöriger Zeitspanne Δ t . Eine Vielzahl weiterer solcher Versuche bestätigt die Vermutung, dass diese Gesetzmäßigkeit für jede Kraft und jeden Körper gültig ist, dass also gilt:

F d p d t

Anstatt unserer bisherigen, vorläufigen Definition der Kraft über die Dehnung einer Feder wollen wir nun diese allgemeinere Gesetzmäßigkeit für die endgültige Definiton der Kraft benutzen. Dabei setzen wir den Proportionalitätsfaktor willkürlich gleich eins. Der Vorteil einer solchen Definition ist, dass sie gegenüber unserer vorläufigen Festlegung unabhängig von einem bestimmten Effekt ist (hier der Dehnung des Federkraftmessers).

Kraft
F = d p d t
mit p = m v
Die Einheit der Kraft ist 1 Newton.
[ F ] = 1 N = 1 kg m s 2
Die Kraft ist eine vektorielle Größe und hat dieselbe Richtung wie die von ihr verursachte Impulsänderung.
Spezialfall bei konstanter Masse d m / d t = 0 :
F = d p d t = m d v d t = m a

So, wie die Kraft definiert ist, ist sie keine Eigenschaft eines Körpers - sie wird auch nicht in einem Gegenstand (Gewichtsstück, Muskel, Automotor) gespeichert oder "schwebt" im Raum, bis sie "gebraucht" wird. Die Kraft greift immer an einem ganz bestimmten Körper an - sie kommt zustande durch die Wechselwirkung zweier Körper.

Die Kraft ist nicht die Fähigkeit zur Einwirkung, sondern sie beschreibt den Prozess der Einwirkung.

Der vektorielle Charakter der Kraft ist sehr wichtig - insbesondere auch die Tatsache, dass sich mehrere an einem Körper angreifende Kräfte vektoriell zu einer Gesamtkraft addieren. Diese Gesamtkraft, die auf einen Körper wirkt, ist verantwortlich für die zeitliche Änderung des Impulses des Körpers.

Das heißt, die Kraft von der in der Definition die Rede ist, ist die Summe aller Kräfte, die auf den Körper wirken.

Der Kraftstoß

Die Einwirkung einer Kraft F auf einen Körper über eine bestimmte Zeit Δ t nennt man Kraftstoß. Durch den Kraftstoß wird somit die Impulsänderung des Körpers unter dem Einfluss der Kraft während der Einwirkzeit beschrieben.

Δ p = F Δ t

Für den Grenzübergang lim Δ t 0 ergibt sich für den Kraftstoß I :

Kraftstoß
I = F d t

Der Kraftstoß stellt eine integrale Formulierung der Kraftdefinition dar.

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