Kraftwirkungen

Kraftwirkungen

Die Animation zeigt, wie Kräfte auf Fahrzeuge mit Rädern bzw. Läufern wirken.

Physik

Schlagwörter

Kraft, Reibung, Haftreibung, Gleitreibung, Landekufen, Rollwiderstand, Gewichtskraft, Oberflächenkraft, Schub, Reaktion, Newton, Widerstand, Wechselwirkung, Massenmittelpunkt, Mechanik, Experiment, Flasche, Rakete, Physik, Darstellung

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3D-Modelle

Wagen mit Rädern

  • Gewichtskraft - Sie wirkt im Schwerpunkt des Wagens und ist in Richtung des Erdschwerpunkts gerichtet. Sie verhält sich proportional zum Gewicht des Wagens: Das Gewicht eines Wagens mit einer zweifach oder dreifach größeren Masse ist zweifach oder dreifach größer.
  • Oberflächenkraft - Das ist die Kraft, die von der Oberfläche auf die Räder ausgeübt wird. Die auf die vier Räder wirkende Oberflächenkraft gleicht nach dem Wechselwirkungsprinzip (3. Newtonsches Gesetz) die Gewichtskraft aus, weshalb der Wagen in senkrechter Richtung nicht beschleunigt.
  • Rollwiderstand - Wenn zwei Körper aufeinander mit dem gleichen Druck wirken, ist er kleiner als die Gleitreibung. Deswegen ist die Erfindung des Rades von großer Bedeutung. Er hängt von der Materialqualität der einander berührenden Oberflächen ab und verhält sich proportional zu dem Druck, der auf die Körper wirkt: Er ist bei einem zweifachen oder dreifachen Gewicht des Wagens zweifach oder dreifach höher. Er wirkt, solange der Wagen in Bewegung ist und sein Wert bleibt dabei gleich.
  • Schubkraft - Sie entsteht durch die aus dem Behälter entweichende Luft im Sinne des Wechselwirkungsprinzips (3. Newtonsches Gesetz). Sie wirkt in entgegengesetzter Richtung zum Rollwiderstand und ihre Größe sinkt mit dem sinkenden Druck im Behälter. Solange ihr Wert größer ist, als die Summe der Rollwiderstände, die auf die Räder einwirken, beschleunigt der Wagen. Danach wird der Wagen langsamer und bleibt schließlich stehen.

Wagen mit Rädern: Kraftwirkungen

  • Gewichtskraft - Sie wirkt im Schwerpunkt des Wagens und ist in Richtung des Erdschwerpunkts gerichtet. Sie verhält sich proportional zum Gewicht des Wagens: Das Gewicht eines Wagens mit einer zweifach oder dreifach größeren Masse ist zweifach oder dreifach größer.
  • Oberflächenkraft - Das ist die Kraft, die von der Oberfläche auf die Räder ausgeübt wird. Die auf die vier Räder wirkende Oberflächenkraft gleicht nach dem Wechselwirkungsprinzip (3. Newtonsches Gesetz) die Gewichtskraft aus, weshalb der Wagen in senkrechter Richtung nicht beschleunigt.
  • Rollwiderstand - Wenn zwei Körper aufeinander mit dem gleichen Druck wirken, ist er kleiner als die Gleitreibung. Deswegen ist die Erfindung des Rades von großer Bedeutung. Er hängt von der Materialqualität der einander berührenden Oberflächen ab und verhält sich proportional zu dem Druck, der auf die Körper wirkt: Er ist bei einem zweifachen oder dreifachen Gewicht des Wagens zweifach oder dreifach höher. Er wirkt, solange der Wagen in Bewegung ist und sein Wert bleibt dabei gleich.
  • Schubkraft - Sie entsteht durch die aus dem Behälter entweichende Luft im Sinne des Wechselwirkungsprinzips (3. Newtonsches Gesetz). Sie wirkt in entgegengesetzter Richtung zum Rollwiderstand und ihre Größe sinkt mit dem sinkenden Druck im Behälter. Solange ihr Wert größer ist, als die Summe der Rollwiderstände, die auf die Räder einwirken, beschleunigt der Wagen. Danach wird der Wagen langsamer und bleibt schließlich stehen.

Wagen mit Kufen

  • Gewichtskraft - Sie wirkt im Schwerpunkt des Wagens und ist in Richtung des Erdschwerpunkts gerichtet. Sie verhält sich proportional zum Gewicht des Wagens: Das Gewicht eines Wagens mit einer zweifach oder dreifach größeren Masse ist zweifach oder dreifach größer.
  • Oberflächenkraft - Das ist die Kraft, die von der Oberfläche auf die Kufen ausgeübt wird. Die auf die zwei Kufen wirkende Oberflächenkraft gleicht nach dem Wechselwirkungsprinzip (3. Newtonsches Gesetz) die Gewichtskraft aus, weshalb der Wagen in senkrechter Richtung beschleunigt.
  • Gleitreibung - Ihre Größe hängt von der Materialqualität der einander berührenden Oberflächen ab und verhält sich proportional zu dem Druck, der auf die Körper wirkt: Sie ist bei einem zweifachen oder dreifachen Gewicht des Wagens zweifach oder dreifach höher. Sie bleibt so lange bestehen, solange der Wagen in Bewegung ist, dabei ist ihr Wert gleichbleibend.
  • Haftreibung - Ihr maximaler Wert hängt von der Materialqualität der einander berührenden Oberflächen ab und verhält sich proportional zu dem Druck, der auf die Körper einwirkt: Sie ist bei einem zweifachen oder dreifachen Gewicht des Wagens zweifach oder dreifach höher. Die Schubkraft und die auf die Kufen wirkende Haftreibung haben eine gegensätzliche Richtung, ihre Größe ist gleichbleibend. Deswegen beschleunigt der Wagen nicht, sondern verbleibt im Stillstand.
  • Schubkraft - Sie entsteht durch die aus dem Behälter entweichende Luft im Sinne des Wechselwirkungsprinzips (3. Newtonsches Gesetz). Sie wirkt in entgegengesetzter Richtung zur Reibung und ihre Größe sinkt mit dem sinkenden Druck im Behälter. So lang ihr Wert größer ist, als die Summe der Gleitreibungen, die auf die Kufen einwirken, beschleunigt der Wagen. Danach wird der Wagen langsamer und bleibt schließlich stehen.

Wagen mit Kufen: Kraftwirkungen

  • Gewichtskraft - Sie wirkt im Schwerpunkt des Wagens und ist in Richtung des Erdschwerpunkts gerichtet. Sie verhält sich proportional zum Gewicht des Wagens: Das Gewicht eines Wagens mit einer zweifach oder dreifach größeren Masse ist zweifach oder dreifach größer.
  • Oberflächenkraft - Das ist die Kraft, die von der Oberfläche auf die Kufen ausgeübt wird. Die auf die zwei Kufen wirkende Oberflächenkraft gleicht nach dem Wechselwirkungsprinzip (3. Newtonsches Gesetz) die Gewichtskraft aus, weshalb der Wagen in senkrechter Richtung beschleunigt.
  • Schubkraft - Sie entsteht durch die aus dem Behälter entweichende Luft im Sinne des Wechselwirkungsprinzips (3. Newtonsches Gesetz). Sie wirkt in entgegengesetzter Richtung zur Reibung und ihre Größe sinkt mit dem sinkenden Druck im Behälter. So lang ihr Wert größer ist, als die Summe der Gleitreibungen, die auf die Kufen einwirken, beschleunigt der Wagen. Danach wird der Wagen langsamer und bleibt schließlich stehen.
  • Reibung - Auf den sich in Bewegung befindlichen Wagen wirkt die Gleitreibung, auf den stillstehenden Wagen die Haftreibung in zur Schubkraft gegensätzlicher Richtung. Der Wert der Gleitreibung ist gleichbleibend und ihre Größe hängt von der Materialqualität der einander berührenden Oberflächen ab. Sie verhält sich proportional zu dem Druck, der auf die Körper wirkt. Die Haftreibung und die Schubkraft besitzen eine gegensätzliche Richtung, ihre Größe ist immer gleich. Deswegen beschleunigt der Wagen nicht, sondern verbleibt im Stillstand. Der maximale Wert der Haftreibung hängt von der Materialqualität der einander berührenden Oberflächen ab und verhält sich proportional zu dem Druck, der auf die Körper wirkt: Wenn die Schubkraft größer ist als die maximale Haftreibung, setzt sich der Wagen in Bewegung und statt der Haftreibung tritt nun die Gleitreibung auf.

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