Die Bewegungsgesetze von Sir Isaac Newton bilden die Grundprinzipien der modernen Physik.

Bei ihrer Veröffentlichung im Jahr 1687 waren die drei Gesetze insofern einzigartig, als sie mathematische Formeln zur Erklärung der natürlichen Welt verwendeten.

Newtons Gesetze definiert

Trägheit: Newtons erstes Bewegungsgesetz

Newtons erstes Bewegungsgesetz, auch bekannt als Trägheitsgesetz, besagt, dass sich die Geschwindigkeit eines Objekts nicht ändert, solange keine äußere Kraft auf es einwirkt.

Das bedeutet, dass ein ruhendes Objekt so lange in Ruhe bleibt, bis es durch eine Kraft in Bewegung gesetzt wird.

Gleichermaßen bleibt ein bewegtes Objekt so lange in Bewegung, bis eine Kraft auf es einwirkt und eine Änderung seiner Geschwindigkeit bewirkt.

Zur weiteren Überlegung: Warum hören Räder und Kreisel irgendwann auf, sich zu drehen, ohne dass eine Kraft auf sie einwirkt?

Newtons Zweites Bewegungsgesetz

Newtons Zweites Bewegungsgesetz besagt, dass, wenn eine äußere Kraft auf ein Objekt einwirkt, die Stärke der Kraft gleich der Masse des Objekts mal der resultierenden Beschleunigung ist.

Mit anderen Worten, die Formel für die Berechnung der Kraft lautet: Kraft = Masse x Beschleunigung. Gegenläufige Kräfte, wie z. B. Reibung, können zu der Gesamtsumme addiert oder von ihr subtrahiert werden, um den Betrag der Kraft zu ermitteln, die in einer bestimmten Situation tatsächlich aufgebracht wurde.

Man kann dieses Prinzip demonstrieren, indem man einen Stein oder eine Murmel und ein zusammengeknülltes Stück Papier gleichzeitig fallen lässt. Sie fallen mit der gleichen Geschwindigkeit – ihre Beschleunigung ist aufgrund der Schwerkraft, die auf sie wirkt, konstant.

Der Stein hat jedoch aufgrund seiner größeren Masse eine viel größere Aufprallkraft, wenn er auf den Boden trifft. Wenn man die beiden Objekte in eine Schale mit Sand oder Mehl fallen lässt, kann man anhand des Kraters, den jedes Objekt im Sand hinterlässt, sehen, wie unterschiedlich die Aufprallkraft war.

Eine andere Möglichkeit, dies zu zeigen, ist, zwei Spielzeugautos oder Rollschuhe gleicher Masse gleichzeitig anzuschieben, wobei man einem von ihnen einen stärkeren Stoß gibt als dem anderen. Die Masse ist bei beiden gleich, aber die Beschleunigung ist bei demjenigen größer, auf den du mehr Kraft ausgeübt hast.

Newtons drittes Bewegungsgesetz

Einfach ausgedrückt besagt Newtons drittes Bewegungsgesetz, dass es für jede Aktion eine gleich große und entgegengesetzte Reaktion gibt.

Zeige anhand eines Paars Rollschuhe und eines Balls, wie das funktioniert. Was passiert, wenn du mit den Rollschuhen stillstehst und dann einen Ball kräftig wirfst? Die Kraft, mit der du den Ball wirfst, drückt deine Rollschuhe (und dich) in die andere Richtung.

Du kannst dies auch mit der Newtonschen Wiege demonstrieren.

Diese Vorrichtung besteht aus Stahlkugeln, die an einem Rahmen aufgehängt sind. Wenn man die Kugel an einem Ende zurückzieht und dann loslässt, schwingt sie in die anderen Kugeln hinein. Die Kugel am gegenüberliegenden Ende schwingt dann mit der gleichen Kraft wie die erste Kugel nach oben, wie in der Abbildung rechts zu sehen ist.

Die Kraft der ersten Kugel bewirkt eine gleich große und entgegengesetzte Reaktion in der Kugel am anderen Ende.

Zum Weiterdenken: Die Schubkraft ist eine wichtige Folge des dritten Newtonschen Gesetzes. Wie funktioniert das bei einer Rakete? Lesen Sie mehr über Raketen und Raketentechnik.

Projekte zu Newtons Gesetzen

• Schauen Sie sich unseren Trägheitsapparat an, um Newtons erstes Gesetz besser zu verstehen.
• Schauen Sie sich unsere dynamischen Wagen an, um Newtons zweites Gesetz besser zu verstehen.
• Schauen Sie sich unsere Newtonsche Wiege an, um eine klassische Demonstration von Newtons drittem Bewegungsgesetz zu erhalten.