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Newtons zweites Gesetz

Teil des Abschnitts Mechanik der Physics-Journey von Coddy. Lektion 12 von 97.

Wenn sich die Kräfte nicht aufheben, ändert die resultierende Kraft die Bewegung: Das Objekt wird schneller oder langsamer. Wie schnell sich seine Geschwindigkeit in m/s pro Sekunde ändert, ist seine Beschleunigung aa. Ihre Einheit ist m/s2\mathrm{m/s^2}: Eine Beschleunigung von 2 m/s22\ \mathrm{m/s^2} bedeutet, dass das Objekt jede Sekunde um 2 m/s2\ \mathrm{m/s} schneller wird. Auch das Abbremsen ist eine Beschleunigung, die nach hinten zeigt. Newtons zweites Gesetz gibt an, wie groß sie ist:

∑F⃗=ma⃗\sum \vec{F} = m\vec{a}

Die Beschleunigung zeigt in dieselbe Richtung wie die resultierende Kraft, und eine größere Masse erfährt bei gleicher Kraft eine geringere Beschleunigung. Die Kraft wird in Newton gemessen: 1 N=1 kg⋅m/s21\ \mathrm{N} = 1\ \mathrm{kg \cdot m/s^2}.

Eine Kiste mit einer Masse von 5 Kilogramm wird durch F nach rechts geschoben; eine kleinere Reibungskraft f wirkt nach links. Sie wird in Richtung der resultierenden Kraft nach rechts schneller.

N und mg heben sich auf; die resultierende Kraft F minus f zeigt nach rechts, ebenso wie die Beschleunigung.

Löse ein Problem in drei Schritten: Zeichne alle Kräfte auf den Körper ein, wähle eine positive Richtung und schreibe dann die resultierende Kraft als ma\relax ma.

Eine 5 kg5\ \mathrm{kg}-Kiste wird mit 40 N40\ \mathrm{N} nach rechts geschoben, während die Reibung mit 10 N10\ \mathrm{N} nach links zieht: 40−10=5a\relax 40 - 10 = 5a, also a=6 m/s2a = 6\ \mathrm{m/s^2} nach rechts.

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Aufgabe

Eine 4 kg4\ \mathrm{kg}-Kiste wird mit 30 N30\ \mathrm{N} nach rechts geschoben und gleitet über den Boden, während die Reibungskraft sie mit 6 N6\ \mathrm{N} zurückzieht. Bestimme ihre Beschleunigung aa.

Probier es selbst

Physics diagram: crate, vec; arrows v

aa isolieren

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