Hier erkläre ich die Begriffe Kräftegleichgewicht und resultierende Kraft in der Physik anhand von Versuchen.
Was heißt Gleichgewicht?
Umweltschützer sagen, die Natur gerät aus dem Gleichgewicht.
Politiker sprechen von gestörtem politischem Gleichgewicht.
Wirtschaftler sprechen vom Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage.
Eine Waage befindet sich im Gleichgewicht.
Wann ist ein Gleichgewicht gestört?
Versuch Seilziehen:
Betrachtung von Gleichgewicht und Ungleichgewicht
Kräftegleichgewicht herrscht dann, wenn beide Mannschaften gleich stark am Seil ziehen.
Die Kraft F1 ist dann genauso groß wie die Kraft F2, beide wirken aber entgegengesetzt.
Versuch Kräftegleichgewicht an einem Wagen:
Gleichgewicht herrscht immer dann, wenn zwei Kräfte auf einen Körper in entgegengesetzter Richtung wirken und gleich groß sind.
Weitere Beispiele:
Der Apfel an einem Baum.
Wilhelm Busch: Die vier Hühner, deren Futter miteinander verbunden ist.
Definition Gleichgewicht in der Physik:
Im Gleichgewichtsfall ist die Summe aller Kräfte, die an einem Körper angreifen gleich Null.
Die resultierende Kraft in der Physik
Versuch:
Drei Kräfte greifen an einem Wagen an
Alle Kräfte,
die nach rechts zeigen sind positiv,
alle die nach links zeigen sind negativ.
Beispiel
Die Kraft, die übrig bleibt, heißt resultierende Kraft FR.
Rechnen mit Kräften
Beispiel:
An einem Körper greifen folgende Kräfte an:
Wie groß ist die resultierende Kraft?
Zeichnerische Lösung (Maßstab: 1 N = 1 cm):
Rechnerische Lösung:
Aufgaben zum Rechnen mit Kräften
1. An einem Körper greifen folgende Kräfte an:
Wie groß ist die resultierende Kraft R? Löse zeichnerisch und rechnerisch.
2. An einem Körper greifen folgende Kräfte an:
Wie groß ist die resultierende Kraft R? Löse zeichnerisch und rechnerisch.
3. An einem Körper greifen folgende Kräfte an:
Füge eine dritte Kraft F3 so hinzu, dass Kräftegleichgewicht herrscht. Wie groß ist F3?. Überprüfe durch Rechnung.
4. An einem Körper greifen folgende Kräfte an:
Füge die fehlenden Kräfte an, so dass Kräftegleichgewicht herrscht.
Kräftegleichgewicht herrscht dann, wenn gilt:
Definition Resultierende Kraft:
Die Resultierende Kraft ist die Summe aller Einzelkräfte. Diese werden addiert. Dabei ist das Vorzeichen der Kraft zu berücksichtigen. Es herrscht genau dann Kräftegleichgewicht an einem Körper, wenn die Resultierende gleich Null ist.
Hier finden Sie eine Übersicht über weitere Beiträge zum Thema Mechanik, Festkörper und Flüssigkeiten, darin auch Links zu Aufgaben.