Newtonsche Gesetze einfach erklärt

Erfahre die Grundlagen der klassischen Mechanik mit den drei newtonschen Gesetzen. Von Trägheit bis zur Wechselwirkung zwischen Körpern – entdecke, wie diese Gesetze den Alltag beeinflussen.

Inhaltsverzeichnis zum Thema Newtonsche Gesetze

Das Quiz zum Thema: Newtonsche Gesetze

Was besagt das 1. newtonsche Gesetz?

Frage 1 von 5

Wie lautet das 2. newtonsche Gesetz?

Frage 2 von 5

Was besagt das 3. newtonsche Gesetz?

Frage 3 von 5

Wann gelten die newtonschen Axiome nicht?

Frage 4 von 5

Was ist ein Axiom in der Physik?

Frage 5 von 5

Newtonsche Gesetze im Überblick

  • Es gibt drei newtonsche Gesetze, die die Grundlage der klassischen Mechanik bilden.

  • Das erste newtonsche Gesetz besagt, dass sich der Bewegungszustand eines Körpers nur durch Krafteinwirkung ändert.

  • Das zweite newtonsche Gesetz besagt, dass ein Körper in Richtung der wirkenden Kraft beschleunigt wird. Für die Kraft F, die auf einen Körper der Masse m mit Beschleunigung a wirkt, gilt:
    F = m \cdot a

  • Das dritte newtonsche Gesetz besagt, dass bei einer Wechselwirkung zwischen zwei Körpern eine Kraft (Actio) eine gleich große Gegenkraft (Reactio) erzeugt.

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Quelle sofatutor.com

Die drei newtonschen Gesetze

Die drei newtonschen Gesetze oder auch newtonschen Axiome beschreiben die drei Grundsätze der Bewegung. Sie werden deshalb auch als Grundgesetze der klassischen Mechanik bezeichnet. Die Gesetze wurden 1687 von Isaac Newton formuliert. 

Der Begriff Axiom wird in der Physik für Grundsätze einer Theorie verwendet. 

Es gibt jedoch auch Fälle, in denen die newtonschen Gesetze nicht gelten. In Bereichen wie der Quantenmechanik und der Relativitätstheorie gelten die Gesetze nicht uneingeschränkt.

Das 1. newtonsche Gesetz

Das erste newtonsche Axiom wird auch Trägheitssatz, Trägheitsgesetz oder Trägheitsprinzip genannt. Es besagt:

Betrag und Richtung der Geschwindigkeit eines Körpers sind so lange konstant, bis eine äußere Kraft den Körper zwingt, seinen Bewegungszustand zu ändern.  

Der Begriff Trägheitsgesetz kommt daher, dass ein sich in Ruhe befindender Körper so lange in Ruhe bleibt, bis eine äußere Kraft auf ihn wirkt. Diese Eigenschaft nennen wir in der Physik Trägheit.

Das 2. newtonsche Gesetz

Das zweite newtonsche Axiom wird auch Aktionsprinzip oder Kraftgesetz genannt und besagt:

Ein Körper wird, wenn eine Kraft auf ihn wirkt, in Richtung der Kraft beschleunigt. Dabei ist die Beschleunigung direkt proportional zur Kraft. Zur Masse des Körpers ist die Beschleunigung indirekt proportional.

Es gilt:

F = m \cdot a

Diese Gleichung wird auch als Grundgleichung der Mechanik bezeichnet. Dabei ist m die Masse des Körpers, a die Beschleunigung und F die wirkende Kraft. Diese wird in der Einheit Newton \pu{N} angegeben.

Das 3. newtonsche Gesetz

Das dritte newtonsche Axiom wird auch Reaktionsprinzip, Wechselwirkungsprinzip oder Gegenwirkungsprinzip genannt. Es besagt:

Besteht eine Kraftwirkung zwischen zwei Körpern, ist die Kraft, die der erste Körper auf den zweiten ausübt, gleich der Kraft, die der zweite auf den ersten Körper ausübt. Beide Kräfte sind dabei jedoch entgegengesetzt gerichtet.

Bekannt ist dieser Zusammenhang auch als Actio = Reactio. Die beiden entgegengesetzt wirkenden Kräfte werden auch Wechselwirkungskräfte genannt. Sie dürfen jedoch nicht mit dem Kräftegleichgewicht verwechselt werden.

Superpositionsprinzip der Kräfte

Neben den drei bekannten newtonschen Gesetzen gibt es auch noch das Superpositionsprinzip der Kräfte oder auch das Prinzip der ungestörten Überlagerung, das manchmal als viertes newtonsches Axiom bezeichnet wird. Es besagt:

Mehrere auf einen starren Körper oder eine Punktmasse wirkende Kräfte addieren sich vektoriell zu einer resultierenden Kraft.

Newtonsche Gesetze – Beispiele aus dem Alltag

Im Folgenden betrachten wir verschiedene Beispiele aus dem Alltag, an denen die newtonschen Gesetze deutlich werden.

Beispiel für das Trägheitsprinzip

Ein Beispiel für das erste newtonsche Axiom ist die Trägheit des Körpers in anfahrenden oder bremsenden Verkehrsmitteln. Steht man im Bus, fällt man beim Anfahren leicht nach hinten und beim Bremsen nach vorne. Der Körper versucht, seinen Bewegungszustand aufgrund der Trägheit beizubehalten. Erst durch das Wirken einer äußeren Kraft ändert sich der Bewegungszustand des Körpers.

Beispiel für das Aktionsprinzip

Der Zusammenhang zwischen Masse, Beschleunigung und Kraft zeigt sich in vielen alltäglichen Beispielen. Trittst du stärker gegen einen Ball, beschleunigt er stärker, als wenn du weniger Kraft aufwendest. 

Wirfst du zwei Steine mit verschiedener Masse, musst du bei dem schweren Stein mehr Kraft aufwenden, um die gleiche Beschleunigung zu erzeugen wie bei dem leichteren Stein.

Beispiel für das Wechselwirkungsprinzip

Beim Startsprung übt eine Schwimmerin eine Kraft auf den Startblock aus. Diese Kraft ist nach hinten gerichtet. Eine gleich große, aber nach vorne gerichtete Kraft übt der Startblock auf die Schwimmerin aus. Beide Kräfte sind gleich groß, wirken jedoch in entgegengesetzte Richtungen. Die ausgeübte Kraft der Schwimmerin ist in diesem Beispiel die Actio und die daraus resultierende Kraft des Startblocks die Reactio.

Häufig gestellte Fragen zu den newtonschen Gesetzen

Zu den drei newtonschen Gesetzen zählen das Trägheitsprinzip (1. newtonsches Gesetz), das Aktionsprinzip (2. newtonsches Gesetz) und das Wechselwirkungsprinzip (3. newtonsches Gesetz).

Es gibt drei newtonsche Gesetze. Das Superpositionsprinzip der Kräfte wird in manchen Fällen als das vierte newtonsche Gesetz bezeichnet.

Beim ersten newtonschen Gesetz handelt es sich um das sogenannte Trägheitsprinzip. Es besagt, dass sich der Bewegungszustand eines Körpers nur durch eine Krafteinwirkung ändert.

Beim zweiten newtonschen Gesetz handelt es sich um das sogenannte Aktionsprinzip. Es besagt, dass ein Körper mit Masse m in Richtung der wirkenden Kraft F beschleunigt wird. Es gilt: F = m \cdot a. Dabei ist a die Beschleunigung.

Beim dritten newtonschen Gesetz handelt es sich um das sogenannte Wechselwirkungsprinzip. Es besagt, dass bei einer Wechselwirkung zwischen zwei Körpern eine Kraft (Actio) eine gleich große Gegenkraft (Reactio) erzeugt.

In Bereichen wie der Quantenmechanik und der Relativitätstheorie gelten die Gesetze nicht uneingeschränkt.

Als Axiom wird in der Physik ein Grundsatz einer Theorie bezeichnet.

Die Begriffe Trägheitssatz und Trägheitsprinzip werden für das erste newtonsche Gesetz verwendet. Dieses besagt, dass sich der Bewegungszustand eines Körpers nur durch Krafteinwirkung ändert.

Ein alltägliches Beispiel ist die Trägheit des eigenen Körpers im Bus, beim Anfahren oder Bremsen. Fährt der Bus an, fällt man leicht nach hinten, beim Bremsen des Busses fällt man leicht nach vorne.

Das Kraftgesetz ist gleichbedeutend mit dem zweiten newtonschen Gesetz, das besagt, dass ein Körper in Richtung der wirkenden Kraft beschleunigt wird.

Bei dem Wechselwirkungsgesetz handelt es sich um das dritte newtonsche Gesetz. Es besagt, dass bei einer Wechselwirkung zwischen zwei Körpern eine Kraft (Actio) eine gleich große Gegenkraft (Reactio) erzeugt.

Als Wechselwirkungskräfte werden die beiden entgegengesetzt wirkenden Kräfte des Wechselwirkungsprinzips bezeichnet.

Das Reaktionsprinzip bezeichnet ebenfalls das dritte newtonsche Gesetz, das besagt, dass bei einer Wechselwirkung zwischen zwei Körpern eine Kraft (Actio) eine gleich große Gegenkraft (Reactio) erzeugt.

Als Grundgleichung der Mechanik wird die Gleichung des zweiten newtonschen Gesetzes bezeichnet. Diese lautet: F = m \cdot a. Dabei ist F die Kraft, die auf einen Körper der Masse m wirkt und eine Beschleunigung a hervorruft.

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