Arten von Kräften in der Physik
In der Physik gibt es verschiedene Arten von Kräften, die in zwei Hauptkategorien unterteilt werden können: Kontaktkräfte und Fernkräfte. Jede dieser Kräfte hat ihre eigenen Eigenschaften, jedoch ist der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Kategorien durch die Bedeutung ihrer Bezeichnungen gegeben.
Kontaktkräfte wirken auf zwei materielle Körper, die einander berühren, wie die Reibungskraft zwischen einem Metallstück und einem Tisch. Im Gegensatz dazu sind Fernkräfte solche, die auf nicht berührende Objekte wirken, die sich in einem Abstand zueinander befinden, wie Magnetkräfte, die anziehend wirken.
- Kontaktkräfte
Kontaktkräfte entstehen durch die Berührung zweier materieller Körper, und sie sind wie folgt:
Normalkraft
Die Normalkraft ist eine Kraft, die durch den Kontakt zwischen Oberflächen von Körpern entsteht und immer senkrecht zu den berührenden Flächen wirkt. Diese Kraft entsteht durch mikroskopische Verformungen der Moleküle. Ein Beispiel ist, wenn ein Buch auf einer Tischoberfläche liegt, wobei die Tischoberfläche eine Aufwärtskraft auf das Buch ausübt, um dessen Gewicht zu unterstützen.
Spannkraft
Die Spannkraft ist eine Zugkraft, die jedoch keinen Druck ausüben kann. Sie tritt auf, wenn eine Kraft auf ein Ende eines Seils, einer Schnur oder eines Kabels angewendet wird und diese Kraft sich entlang des Materials überträgt. Ein Beispiel ist eine Schaukel, die an der Decke eines Raumes hängt und gleichmäßig von beiden Seiten gezogen wird.
Reibungskraft
Die Reibungskraft ist die Kraft, die von einer Oberfläche ausgeübt wird, wenn ein Körper sich darüber bewegt oder versucht, sich zu bewegen. Sie wirkt in entgegengesetzter Richtung zur Bewegung des Körpers und hängt von der Kontaktfläche zwischen den beiden Körpern sowie von ihrer Masse ab. Es gibt verschiedene Arten von Reibungskräften wie die statische, kinetische, rotatorische und die Reibung in Flüssigkeiten. Ein Beispiel dafür ist die Widerstandskraft, die entsteht, wenn ein Stuhl über den Boden geschoben wird.
Luftwiderstand
Der Luftwiderstand ist die Kraft, die der Bewegung eines Körpers durch Gase oder Luft entgegenwirkt. Er entsteht durch die kumulative Wechselwirkung mit Luftpartikeln. Aufgrund der Vielzahl von Einflussfaktoren und der Schwierigkeiten bei der Messung ist es kompliziert, diesen Widerstand zu berechnen. Ein Beispiel ist die Kraft, die beim Fallschirmspringen die Bewegung des Fallschirms verlangsamt.
Federkraft
Die Federkraft resultiert aus der Wirkung einer Feder, die durch Dehnung oder Zusammendrücken auf einen damit verbundenen Körper wirkt. Die Größe dieser Kraft steht im direkten Verhältnis zur Dehaltung oder Kompression der Feder. Ein Beispiel hierfür ist das Federungssystem von Fahrzeugen, das Federn beinhaltet, die Stöße absorbieren.
- Fernkräfte
Fernkräfte sind solche, deren Wirkung zwischen nicht berührenden Objekten auftritt, darunter:
- Gravitationskraft: Diese Kraft wirkt auf zwei Körper aufgrund der Schwerkraft, z.B. die Anziehungskraft der Erde auf einen frei fallenden Körper.
- Elektromagnetische Kraft: Diese umfasst die grundlegenden elektrischen und magnetischen Wechselwirkungen und ist verantwortlich für die Bindung von Atomen sowie die Struktur fester Stoffe. Ein Beispiel ist die Kraft, die auf zwei nicht berührende Magnete wirkt.
- Schwache Kernkraft: Diese Kraft ist verantwortlich für radioaktive Zerfallsprozesse und bestimmte Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen.
- Starke Kernkraft: Diese sehr starke Kraft wirkt zwischen den Elementarteilchen und sorgt dafür, dass die Bestandteile des Atomkerns zusammengehalten werden.