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Kräfte und ihre Wirkung

In dieser Lektion lernst du, woran man eine Kraft erkennt und welche drei Wirkungen sie haben kann. Du erfährst, warum Masse und Gewichtskraft nicht dasselbe sind und wie du die Gewichtskraft eines Körpers berechnest.

  • Fach: Physik
  • Klasse 7
  • Thema: Mechanik
  • Dauer: 13 Min
  • Niveau: Einfach
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Woran erkennt man eine Kraft?

Kräfte kann man nicht sehen, nur ihre Wirkungen. Und davon gibt es genau drei: Eine Kraft kann einen Körper verformen, ihn beschleunigen oder abbremsen, oder seine Bewegungsrichtung ändern. Wenn du eine Feder zusammendrückst, siehst du die Verformung. Wenn ein Ball nach dem Wurf immer schneller nach unten fällt, siehst du die Beschleunigung. Wenn ein Fußball beim Kopfball die Richtung wechselt, siehst du die Richtungsänderung.

Eine Kraft hat immer eine Größe und eine Richtung. Deshalb zeichnet man sie als Pfeil: Die Länge des Pfeils steht für den Betrag, die Pfeilspitze für die Richtung, der Anfangspunkt für den Angriffspunkt. Gemessen wird die Kraft in Newton (N). Ein Newton ist ungefähr die Kraft, die du brauchst, um eine Tafel Schokolade von 100 g hochzuhalten.

Der häufigste Fehler an dieser Stelle ist, Masse und Gewichtskraft zu verwechseln. Die Masse m ist eine Eigenschaft des Körpers selbst und wird in Kilogramm angegeben. Sie ändert sich nicht, egal wo du bist. Die Gewichtskraft F ist dagegen die Kraft, mit der ein Himmelskörper an dieser Masse zieht, und wird in Newton angegeben. Auf dem Mond hat ein Astronaut dieselbe Masse wie auf der Erde, aber nur etwa ein Sechstel der Gewichtskraft. „Ich wiege 60 kg“ ist deshalb umgangssprachlich, physikalisch korrekt wäre eine Masse von 60 kg und eine Gewichtskraft von etwa 600 N.

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Die Gewichtskraft berechnen

Zwischen Masse und Gewichtskraft steht ein fester Faktor: der Ortsfaktor g. Auf der Erde beträgt er rund 9,81 N/kg, auf dem Mond nur etwa 1,62 N/kg. In vielen Aufgaben darfst du mit 10 N/kg überschlagen.

Achte auf die Einheiten im Ergebnis: kg · N/kg ergibt N. Wenn in der Aufgabe Gramm stehen, musst du zuerst in Kilogramm umrechnen.

Fm · g
F
Gewichtskraft (in Newton, N)
m
Masse (in Kilogramm, kg)
g
Ortsfaktor (auf der Erde 9,81 N/kg)
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Beispielrechnung

Ein Schulranzen hat eine Masse von 4,5 kg. Wie groß ist seine Gewichtskraft auf der Erde?

Gegeben:

  • m4,5 kg
  • g9,81 N/kg

Gesucht:

F

Lösung:

  1. Fm · g
  2. F4,5 kg · 9,81 N/kg
  3. F44,145 N

Die Gewichtskraft des Ranzens beträgt rund 44,1 N.

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Jetzt bist du dran

Aufgabe 1 von 3

Welche Wirkung kann eine Kraft nicht haben?

Welche Wirkung kann eine Kraft nicht haben?
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Das Wichtigste in Kürze

  • Kräfte erkennt man an drei Wirkungen: verformen, beschleunigen, Richtung ändern.
  • Eine Kraft hat Betrag, Richtung und Angriffspunkt und wird als Pfeil gezeichnet.
  • Die Einheit der Kraft ist das Newton (N).
  • Es gilt F = m · g, auf der Erde mit g = 9,81 N/kg.
  • Typischer Fehler: Masse in kg und Gewichtskraft in N verwechseln.

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Das solltest du vorher können

  • Größen und Einheitenin Arbeit
  • Masse und Volumen messenin Arbeit

Das kommt als Nächstes