Kräfte

Isaac Newton erkannte, dass Kräfte für Geschwindigkeitsänderungen (Beschleunigung) verantwortlich sind. Dieser Vorgang lässt sich wie folgt beschreiben: 

mehr zur Geschichte des Kraftbegriffes

Mit dieser Gleichung (auch Grundgleichung der Mechanik genannt) begründete Newton die klassische Mechanik, die auch heute noch Gültigkeit besitzt (solange relativistische Effekte vernachlässigt werden können).
Aus dieser Formel leitet sich auch die „berühmte“ Trägheit der Masse ab:
„Solange keine Kraft wirkt behält ein Körper seinen Bewegungszustand (Richtung und Geschwindigkeit) bei“

Actio / Reactio

Kräfte wirken in der Regel zwischen zwei Objekten (Punkten). Dabei gibt es nur zwei Arten von Kräften, anziehende Kräfte (z.B. Gravitation zwischen zwei Massen) und abstoßende Kräfte (z.B. elektrische Kräfte zwischen zwei gleichen Ladungen, bspw. Elektronen). In der Physik wird dieses Phänomen oft mit „Actio“ und „Reactio“ beschrieben.
Beispiel: Ein Eisenstück wird von einem Magneten angezogen. Video
Man sieht, dass der Magnet eine Kraft auf das Eisenstück ausübt und diesen beschleunigt (Actio). Wie der Kraftmesser zeigt, wirkt die gleiche Kraft aber auch auf den Magneten (Reactio). Man könnte auch sagen: es wirkt eine anziehende Kraft zwischen Magnet und Eisenstück, sie ziehen sich gegenseitig (mit derselben Kraft) an.

Kräftegleichgewicht

Obwohl die Kräfte zwischen zwei Körpern wirken, interessiert oft nur einer der beiden Körper, so dass man sagt; die Kraft wirkt auf den Körper. Diese Kräfte sind vektorielle Größen, da sie sowohl einen Betrag, als auch eine Richtung haben. Auf den gleichen Körper können auch mehrere Kräfte gleichzeitig wirken.

Abbildung : Eine Last soll mit einem Kran angehoben werden.
Auf die Last wirkt zum einen die Erdanziehungskraft FG zum anderen zieht der Kran über eine Kette mit der Kraft FZug nach oben. Es wirken beide Kräfte gleichzeitig und in entgegengesetzte Richtungen. Erst wenn die Zugkraft größer als die Erdanziehungskraft ist, bewegt sich die Last nach oben. Hängt die Last auf einer bestimmten Höhe (Abbildung rechts) und bewegt sich weder nach oben noch nach unten, müssen beide Kräfte gleich groß sein (sie heben sich auf). Man spricht hier von einem Kräftegleichgewicht.
Mathematisch ist ein Kräftegleichgewicht erreicht, wenn die Summe aller Kräfte gleich Null ist. Dabei können beliebig viele Kräfte auf einen Punkt wirken.

Achtung! Streng genommen gilt ein Kräftegleichgewicht nur, wenn die Kräfte am selben Punkt (keine räumliche Ausdehnung) angreifen. In der Realität haben wir es aber mit realen Objekten zu tun. Obwohl die Kräfte sich gegenseitig „aufheben“ sind sie noch da. Im Mittelalter wurden Verräter an Seile gebunden an denen zwei Pferde in unterschiedliche Richtungen gezogen haben. Wenn beide Tiere gleich stark ziehen, liegt ein Gleichgewicht vor, so dass sich der Körper weder nach rechts noch nach links bewegt. Es versteht sich von selbst, dass der arme Mensch (realer Körper) die Kräfte dennoch spürt und letztlich auseinanderreist.

Addition von Kräften

2 Kräfte .....

Zerlegung von Kräften

2 Kräfte .....