Stereostatik: Definition des Kräftebegriffs

Definition des Kräftebegriffs

Wechselwirkungen zwischen Körpern und ihrer Umgebung im Allgemeinen werden als Kräfte bezeichnet. In der technischen Mechanik werden diese Wechselwirkung hauptsächlich durch Verformung oder Beschleunigung hervorgerufen. Da ein starrer Körper per Definition auch bei Krafteinwirkung keine Verformung erfährt, wird der Kräftebegriff im Folgenden auf Basis der Kinetik hergeleitet:

Befindet sich ein starrer Körper an einem Ort $x$ in Ruhe ist dessen Geschwindigkeit $v$, also die Änderung des Ortes in Abhängigkeit der Zeit, zu diesem Zeitpunkt

$v=\frac{dx}{dt}=0$.

Bewegt sich der Körper jedoch, kann die Geschwindigkeit entweder einen konstanten Wert annehmen oder zunehmend kleiner oder größer werden. Ist das Letzte der Fall spricht man von Beschleunigung $a$, also der Änderung der Geschwindigkeit in Abhängigkeit der Zeit:

$a=\frac{dv}{dt}$.

Soll nun ein starrer Körper an einem Ort $x$ verharren, obwohl dieser eine Beschleunigung $a$ erfährt, ist eine Kraft notwendig, die der Bewegung entgegen wirkt. Der Betrag dieser Kraft ist dabei proportional zur Masse des starren Körpers. Da auf der Erde alle Körper auf Grund der Gravitation eine Beschleunigung von ca. $9,81\frac{m}{s^2}$, die sogenannte Erdbeschleunigung, erfahren, wirken auf diese auch immer Kräfte. Diese Kräfte werden im internationalen Einheitensystem in Newton angegeben. Wird ein Körper mit einer Masse von einem Kilogramm mit einem Meter pro Sekunde beschleunigt, wirkt auf diesen eine Kraft von

$F=\frac{1kg\cdot 1m}{s^2}=1N$.

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