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Kraft

Worauf lassen sich Kräfte zurückführen?

Wir wissen nun, dass eine Kraft eine Impulsänderung bewirkt (=Wirkung von Kräften). Wodurch kommen aber die Kräfte zustande (=Ursache von Kräften)?

Kräfte werden auf verschiedenste Arten und Weisen verursacht, z.B. durch Maschinen, durch Muskeln, durch die Erdanziehung, durch Reibung usw.

In der theoretischen Physik werden alle Kräfte auf vier fundamentale Wechselwirkungen zurückgeführt:

  • die Gravitation,
  • die elektromagnetische Wechselwirkung,
  • die schwache Wechselwirkung,
  • die starke Wechselwirkung.

Wir wollen uns jedoch zunächst auf eine makroskopische Betrachtung beschränken und geben hier einige einfache Beispiele für Kraftgesetze, die in diesem oder den nachfolgenden Kapiteln näher behandelt werden. r 0 ist dabei der Vektor der Länge 1, der vom Körper, auf den die Kraft wirkt, zum Körper, der die Kraft bewirkt, zeigt.

Federkraft

Kraft einer Hooke'schen Feder, die um den Weg s gegenüber ihrer ursprünglichen Länge gedehnt wird:

F = D s

D ist die Federhärte. F ist hier die Kraft, die von der Feder auf den ziehenden Körper ausgeübt wird - sie ist der Dehnungsrichtung entgegengesetzt. Bei der vorläufigen Festlegung der Kraft am Anfang des Kapitels haben wir die ziehende Kraft betrachtet und nicht die Kraft der Feder - deshalb steht dort kein Minuszeichen.

Gravitationskraft

Gravitationskraft zwischen zwei Körpern der Massen m1 und m2 im Abstand r:

F = G m1 m2 r 2 r

Elektrische Kraft

Coulombkraft zwischen zwei Körpern der Ladungen q 1 und q 2 im Abstand r:

F q 1 q 2 r 2 r0

Diese Kraft wird in einem späteren Modul genauer behandelt.

Magnetische Kraft

Lorentzkraft auf Körper mit Ladung q im Magnetfeld der Stärke B , wenn sich dieser mit der Geschwindigkeit v bewegt:

F = q v × B

Diese Kraft wird in einem späteren Modul genauer behandelt.

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