Die Kraft (Klasse 7)
ein kaputter Tanklaster wird angehoben
ein natural Bodybuilder
Krafttraining
eine Gewichtheberin
Schuss!
Sprungwurf
Stabhochsprung
Stroboskopaufnahme eines hüpfenden Balls
kurz vor dem Schlag
während des Schlags
ein Fußball trifft eine Wand (Daniel Price, Loughborough University)
ein Auto wird abgeschleppt
Video: Crashtest Trabant
Inhaltsverzeichnis
Versuche
- Ein Expander wird auseinandergezogen. Wer kann am stärksten dran ziehen?
- Ein Luftballon wird zusammengedrückt.
Kann man auch nur an einer Seite des Expanders ziehen? (Kann man mit einer Hand den Reißverschluss aufmachen?)
Ja, das geht, aber der Expander dehnt sich nicht, sondern er bewegt sich.
- Ein auf einem Bürostuhl sitzender Mensch wird angeschoben und wieder abgebremst. (Evt. auch um die Kurvefahren)
- Ergebnisse
- Dass eine Kraft wirkt erkennt man an
- der Veränderung einer Bewegung
- Drückt oder zieht man an einem beweglichen Gegenstand, so kann man seine Bewegung verändern:
- Beschleunigen
- Bremsen
- Kurven fahren
- der Verformung von Gegenständen
- Drückt oder zieht man an zwei Seiten eines Gegenstandes, so kann man ihn verformen ohne dass er sich bewegt.
Messung von Kräften
Der Begriff der "Kraft" in der Physik und in der Alltagssprache
In der Physik
In der Physik versteht man unter einer Kraft wie an einem Gegenstand gezogen oder gedrückt wird.
Dabei ist sowohl die Stärke als auch die Richtung gemeint. Man spricht von einer vektoriellen Größe und kürzt sie mit [math]\vec F[/math] ab. (von engl. "Force") Die Kraft wird deswegen mit einem Pfeil dargestellt. Die Länge des Pfeils gibt die Stärke der Kraft an.
In der Alltagssprache
In der Alltagssprache versteht man häufig etwas anderes unter "Kraft". In manchen Fällen ist damit eher die Energie gemeint, die in etwas drinsteckt und mit der man etwas antreiben oder tun kann. Meistens aber wird der Begriff garnicht in einem physikalischen Sinne gebraucht:
- Kraft im physikalischen Sinn
findet man häufig im Sport: Maximalkraft, Schnellkraft, Reaktivkraft und Kraftausdauer, Krafttraining, Kraftsport, Körperkraft
- im Sinne der physikalischen Energie
Windkraft(anlage), Kernkraft, Kraftwerk, Kraftfahrzeug, Kraftstoff
- das menschliche Vermögen
Manneskraft, Tatkraft
- in der Wirtschaft
Arbeitskraft, Bürokraft, Ersatzkraft, Fachkraft, Schreibkraft
- etwas den Dingen Innewohnendes
Heilkraft, Lebenskraft,
- Begriffe und Redewendungen
kräftig, kräftigen, kraftlos, kraftvoll, Kraftprotz, verkraften, kraft meines Amtes, außer Kraft setzen, außer Kraft treten, in Kraft setzen, in Kraft treten, ohne Saft und Kraft, wo rohe Kräfte sinnlos walten, Der hat Kraft!
Das Freischneiden und Einzeichnen von Kräften
Versuch: Tauziehen
Aber wo wirkt denn jetzt genau eine Kraft? Wir bauen einen und mehrere Kraftmesser ein.
- Beobachtung
Egal, wo und wieviele Kraftmesser wir in das Seil einbauen, sie zeigen alle das gleiche an!
- Ergebnis
Wer stärker zieht als der andere kann die andere Gruppe in Bewegung versetzen.
Das gesamte Seil steht unter Zugspannung. Schneidet man ein beliebiges Stück des Seils heraus, so wird an beiden Enden des Seils mit der gleichen Kraft gezogen. Das zeichnen wir als Pfeil ein.
Durch das Einzeichnen von Kraftpfeilen kann man beschreiben, wie an einem Gegenstand gezogen oder gedrückt wird.
Dazu muss man zunächst den Gegenstand oder den Teil eines Gegenstandes "freischneiden", das heisst in Gedanken abtrennen.
An den Schnitten kann man dann Kräfte einzeichnen. Gewichtskräfte greifen am gesamten freigeschnittenen Gegenstand an und werden meistens als eine Gewichtskraft im Schwerpunkt eingezeichnet.
Beispiele
- ein Auto wird abgeschleppt
Man kann das abgeschleppte Auto freischneiden mit einem Schnitt am Seilende.
An der Schnittstelle wird das Auto nach vorne gezogen.
Auch das Seil steht unter Zugspannung, das heisst es gibt auch eine Kraft die an der Schnittstelle am Seil zieht.
Man kann auch das gesamte Seil freischneiden, dann gibt es drei Teile: Das gezogene Auto, das Seil und das ziehende Auto.
Man sieht nun gut, wie das Seil durch zwei Kräfte straff gespannt wird.
An der Abschleppöse des ziehenden Autos wird auch gezogen, bei zu starker Belastung kann die Öse auch ausreißen.
- ein Kran hebt einen Tanklaster an
Hier ist es sinvoll durch alle vier Befestigungsseile zu schneiden, um so die Kräfte auf den Tanklaster zu betrachten.
Die Gewichtskraft des Lasters wirkt nach unten und wird der Einfachheit halber im Schwerpunkt eingezeichnet.
Weiterhin ziehen alle vier Seile am Laster.
Andererseits zieht der Laster an den vier Seilen.
Links
- Wiktionary: Kraft
- Wikipedia: Kraft (Begriffsklärung)
- H. Schrecker: Der Weg zum physikalischen Kraftbegriff von Aristoteles bis Newton. In: Naturwissenschaften im Unterricht Physik/Chemie. 36, Nr. 34, 1988, (gekürzte Fassung im Webarchiv
- Geospatial Information Authority of Japan Informationen zum Erdbeben von 2011.
