Die "mittlere Kraft" bei der Beschleunigung berechnen - so geht's

Kraft und Beschleunigung - der Zusammenhang

1. Wird ein Körper beschleunigt, so hat diese Bewegungsänderung immer eine Ursache, nämlich eine Kraft, die dies bewirkt.
2. Dabei gibt es einen ganz einfachen Zusammenhang, sozusagen die Grundgleichung der Mechanik, die schon auf Newton zurückgeht: Kraft = Masse mal Beschleunigung.
3. In Formeln: F = m x a; dabei ist F die wirkende Kraft in Newton (N), m die Masse (umgangssprachlich: das Gewicht) des Körpers in Kilogramm (kg) und a die erteilte Beschleunigung in der Einheit Meter pro Sekundenquadrat (m/s²).
4. Kennen Sie also die Beschleunigung a, die einem Körper der Masse m erteilt wurde, so können Sie die während dieses Beschleunigungsvorganges einwirkende Kraft (genauer "mittlere Kraft" - diese könnte ja leicht variieren) berechnen.
5. Hinweis: Die Krafteinheit Newton basiert von ihrer Definition her tatsächlich auf einem Beschleunigungsvorgang (und diesem Grundgesetz). Es wirkt nämlich dann genau eine Kraft F = 1 N, wenn ein Körper der Masse m = 1 kg eine Beschleunigung von a = 1 m/s² erfährt (oder besser verständlich: in 1 Sekunde aus der Ruhe auf eine Geschwindigkeit von 1 m/s beschleunigt wird). 


Physik - Beutung physikalischer Größen

Kennen Sie das Urmeter oder das Urkilogramm, die heute in einem Museum in Paris bewundert werden …

Die mittlere Kraft - ein durchgerechnetes Beispiel

1. Nehmen Sie an, Sie hätten ein Auto mit der Masse m = 800 kg von Null auf Hundert beschleunigt. Welche mittlere Kraft hat bei diesem Vorgang gewirkt, wenn er 15 Sekunden gedauert hat?
2. Eine Beschleunigung von Null auf Hundert ist natürlich ein etwas salopper Ausdruck dafür, dass das Auto von einer Geschwindigkeit v = 0 auf eine Geschwindigkeit v = 100 km/h beschleunigt wurde.
3. Zunächst müssen Sie die Endgeschwindigkeit v = 100 km/h = 27,78 m/s umrechnen (Erinnerung:  3,6). 
4. Als Beschleunigung berechnen Sie a = v/t = 27,78 m/s/15 s = 1,852 m/s²
5. Als mittlere wirkende Kraft berechnen Sie F = m x a = 800 kg x 1,852 m/s² = 1482 N (gerundet).
6. Anmerkung: Es ist bei solchen Aufgaben stets günstig, alle Größen in die Grundeinheiten umzurechnen (also km/h in m/s, g in kg, h in s etc.), dann brauchen Sie sich beim Berechnen der Kraft keine weiteren Gedanken um die richtigen Einheiten machen. Es kommt automatisch Newton heraus.
7. Dies gilt übrigens für alle physikalischen Formeln: Wenn Sie immer in den Grundeinheiten rechnen, kommen auch wieder die Grundeinheiten heraus.