mikroskopische Sichtweise

In dem Morast .... hätte ich unfehlbar umkommen müssen, wenn nicht die

Stärke meines eigenen Armes mich an meinem eigenen Haarzopfe, samt

Pferde, das ich fest zwischen meine Knie schloss, wieder herausgezogen hätte.

Reibung

mikroskopische Sichtweise

Makroskopische Sichtweise

Mikroskopische Sichtweise

Verformung im Bereich der Kontaktfläche. Scherbeanspruchung.

Atome bleiben teilweise an der jeweils anderen Oberfläche haften und springen dann an ihren Ausgangsort zurück. Dies führt zu Schallschwingungen, die später in Wärme umgesetzt wird. Auch

Eine größere Normalkraft erzeugt eine erhöhte Reibung.

Normalerweise ist die Kontaktfläche, die zur Reibung beiträgt, nur ein kleiner Anteil der Auflagefläche. Dieser

Flächenanteil wird durch Erhöhung von F_N vergrößert.

Homer vs Bender

Wenn Homer Simpson eine Kraft auf den Roboter Bender ausübt, indem er

mit seiner weichen, fleischigen Hand den Roboter schlägt, dann ...

Drittes Newtonsches Axiom

Reaktionsprinzip

21

12

F

F r r

−

=

Kräfte treten immer paarweise auf.

Übt ein Körper A auf einen anderen Körper B eine Kraft aus (actio), so wirkt eine

gleichgroße, aber entgegen gerichtete Kraft von Körper B auf Körper A (reactio)

(Newtons Formulierung 1726)

actio gleich reactio

Charakteristika

Person A und Person B treffen sich in der Mitte wenn Person A zieht, oder

wenn Person B zieht, oder wenn beide ziehen

Beide Personen müssen eine Kraft aufwenden entweder ziehen oder festhalten

Anhand der Bewegung kann man

m 2

F r 12 F r ²¹

21

12 F

F r r

−

=

Actio = Reactio

Newton 3 beschreibt Kräfte zwischen zwei Körpern

Kräftediagramme

Auftrieb

Gewicht Normalkraft

Kräftediagramm reduziert die reale Situation auf die Kräfte, die auf einen Körper wirken

Flaschenzug

Anwendung von Newton 3

F r F r

( ^{F r + F r} )

F r F r

( ^{F r + F r} )

Actio = Reactio

Newton 3 bei einer Reihe von Körpern

F r 12

F r 21

F r 23

F r 32

F r

a m r

1

m a r

a

m r

2

a m

m m

F r r

) ( ₁ + ₂ + ₃

=

F r

F F r r

+

−

23

21

F

F r r +

( ) ( ) −

( ) ( )

F

F F

F F

F

F F

F F

F

r

r r

r r

r

r r

r r

r

+ +

⇓

+

− +

−

+

− + +

− +

0 0

32 23

12 21

32 23

21 12

Newton 3 gibt die Situation richtig wieder Betrachte Kräfte in den Körpern

Vorhersage aus Newton 2:

Jeder Körper erfährt eine resultierende Beschleunigung

Da Körper starr verbunden ist der Wert in allen Systemen gleich groß

Das Dilemma der Pferde

Systemfehler

Wenn der Wagen eine gleichgroße und entgegen gesetzte Kraft ausübt, sobald ich anziehe, dann

ist die resultierende Kraft NULL und nichts bewegt sich!

Newton hat unrecht!

' '

Pferd

Kutsche

F

F = −

' Pferd

F

Das Dilemma der Pferde

' '

Reibung

F

F = −

Boden

Pferd

F

F = −

System

Pferd+Kutsche

System

Pferdekutsche+Boden

' Boden

F

Haft- und Gleitreibung des Kutschräder geringer als Haftreibung der Pferdehufe Kraft greift auch am Boden an.

' Kutsche

F

Pferd

Kutsche

F

F = −

Pferd

F

Armin Harry

Beim gehen üben wir eine Kraft aus, die die Rotation der Erde beeinflusst

Masse der Erde m

= 6x10

kg

a

= F

/m

a

=5.42x10

m/ s²

Läufer 65 kg,

v=5 m/s²

F

= 325 N

Der rote Korsar

Drittes Newtonsches Gesetz gilt nicht für Seeräuber!

Masse einer Kanonenkugel

( )

kg 11

m³ 7700 kg m

3 0.07 4

3 ³ 4

3

=

⎟ ⎠

⎜ ⎞

⎝

= ⎛

=

KK KK

Fe KK

m m

r m

π

ρ π

Masse der Kanone

Der rote Korsar

Drittes Newtonsches Gesetz gilt nicht für Seeräuber!

s 89 m v

v 2

v sin

0

0 2 45

0

≈

=

⇒ Θ

=

x g

x

g

Masse einer Kanonenkugel 11 kg

Typische Reichweite 800 m

Masse der Kanone 300 kg

v v

0 v

v

−

= + =

KK KK

K K KK

KK

m m m

Vorwärtsgeschwindigkeit der Kanonenkugel

Impulserhaltungssatz

Gravitation

Newtons vierte Erkenntnis

Schwerelosigkeit

... für Kapsel und Astronaut im Erdorbit bedeutet nicht, dass keine

Gravitationskraft wirkt. Statt dessen befinden sie sich im freien Fall. Gäbe es

keine Gravitation, würden beiden die

Kreisbahn verlassen und davonfliegen.

Raketenantrieb

Mögliche Erklärung:

Die Rakete beschleunigt, weil Gas aus dem Heck ausgestoßen wird und sich dabei vom

Boden beziehungsweise der Luft abstößt.

Von der Erde zum Mond

Jules Verne 1865

Die USA im Jahre 1868: Victor Barbicane als erfolgreicher Waffenproduzent und Vorsitzender des Gun-Clubs läd zu einer Clubsitzung ein. Barbicane stellt ein kühnes Projekt

vor: Um die Schlagkraft der amerikanischen Waffen, vor allem die seines neu erfundenen Sprengstoffes zu beweisen, will er den Mond beschießen. Dieses Projekt sollte allen Staaten

beweisen, dass es theoretisch möglich ist, jeden Ort der Welt zu treffen.

Columbiade

Robert Goddard (1882-1945)

1919 Smithsonian Institut

Raketenantrieb

Erklärung:

Die Rakete beschleunigt, weil Gas aus dem Heck ausgestoßen wird und sich dabei vom

Boden beziehungsweise der Luft abstößt.

Dann dürfe der Antrieb im

Raketenantrieb

Luft ablassen aus Ballon

Kraft muss auf das Gasmolekül gewirkt haben, um die Änderung

der Bewegung hervorgerufen

Stoß mit Wand

Kraft auf

Ohne Ausgang addieren Wand

sich alle Kräfte zu NULL

Resultierende Kraft treibt Rakete an.

Das Entscheidende passiert also am

Newton 3

12. Januar 1920

Professor Goddard actually does not know of the relation of action to reaction, and the need to have something better than a vacuum against which to react

Klarstellung 17.Juli 1969

Further investigation and experimentation have confirmed the findings of Issac Newtion in the 17th century and it is now definitely established that a rocket can

16. Juli 1969 49 Jahre später

The Times they are changin‘

Columbiade

Raumschiff

Columbia

Newtonsche Axiome

Trägkeitsprinzip, Aktionsprinzip, Reaktionsprinzip

dt P F d

r r

=

Alle Kräfte die auf einen Körper einwirken werden

vektoriell addiert

Superpositionsprinzip

const p

P

i

=

= ∑ ^r

Impulserhaltungssatz

r