Kraft

Dieser Artikel befasst sich mit der physikalischen Größe 'Kraft', andere Bedeutungen unter Kraft (Begriffsklärung).

Die Kraft (Formelzeichen: F) ist eine grundlegende Größe der Physik. Sie wird häufig abgekürzt mit

oder

g = Norm-Fallbeschleunigung 9,80665 m/s².

Eine Kraft F ändert den Impuls

Alle bekannten Kräfte lassen sich auf eine der vier Grundkräfte der Physik zurückführen:

• Gravitation
• Elektromagnetische Wechselwirkung
• Schwache Wechselwirkung
• Starke Wechselwirkung

Die Definition von Kraft, Energie = Arbeit und Leistung weichen von den im alltäglichen Leben üblichen Begriffen ab.

Lange Zeit wurde zwischen Kraft F und Energie E nicht unterschieden.

Vieles was in der Physik bis ca. 1870 Kraft genannt wurde, wird heute als Energie bezeichnet,

Energie = Kraft · Weg, also E = F · s

Eine Kraft erkennt man an ihrer Wirkung.

• Eine Kraft kann die Geschwindigkeit eines Körpers ändern. Dabei ist zu unterscheiden:
• • Änderung des Betrags der Geschwindigkeit, d.h. der Körper wird langsamer oder schneller.
  • Änderung der Richtung der Geschwindigkeit, d.h. es wird die Richtung geändert, in die sich der Körper bewegt.
• Eine Kraft kann einen Körper deformieren.

Der Punkt, an dem eine Kraft angreift, heißt der Angriffspunkt. Der Angriffspunkt ist ein Ort, erfordert also eine Ortsangabe. Außerdem ist es wichtig, in welche Richtung die Kraft wirkt. Die Antwort darauf ist eine Richtungsangabe. Schließlich interessiert noch, wie »groß« die Kraft ist, also ihr Betrag. Die Kraft F ist eine gerichtete Größe.

Eine physikalische Größe wie die Kraft, die durch drei Angaben (Zahl, Einheit und Richtung) festgelegt ist, nennt man eine vektorielle Größe. Solche Größen kann man als Pfeil darstellen.

Um eine Kraft zu messen, braucht man ein Messgerät. Da eine Kraft einen Körper verformen kann, benutzt man als Messgerät beispielsweise eine Schraubenfeder. Durch die Kraft wird die Feder ausgedehnt. Als Messergebnis erhält man die Auslenkung der Feder die über das Federkonstante mit der Kraft verknüpft ist.

Eingeprägte Kräfte und Zwangskräfte

Um in der Technischen Mechanik technische Systeme (z.B. Tragwerke) einer Berechnung zugänglich zu machen, werden Bindungen zwischen den Körpern des Systems bzw. zwischen dem System und seiner Umwelt, die nur geringe Formänderungen zulassen, als starre Bindungen idealisiert. Solche starren Bindungen sind in der Regel Gelenke, Auflager oder Einspannungen. Damit geht der physikalische Charakter dieser Bindungen verloren, und die durch diese Bindungen bedingte mechanische Wechselwirkung der Körper wird durch die Zwangskräfte repräsentiert.

Im Gegensatz dazu stehen die eingeprägten Kräfte, die - wie oben erläutert - ihre Ursache in physikalischen Gesetzen haben. Eingeprägte Kräfte und Zwangskräfte erfüllen zusammen die Gleichgewichtsbedingungen.

Erdanziehungs-Kraft

Zur Berechnung der Gewichtskraft wird meistens nicht die ortsabhängige "Fallbeschleunigung", sondern die Norm-Fallbeschleunigung nach DIN 1305 verwendet. Sie beträgt g = 9,80665 m/s². Häufig wird jedoch grob mit = 9,81 m/s² gerechnet.

Weblinks

• Umrechnung: Kraft F von englischen und amerikanischen Maßen in metrische Einheiten