Chraft isch e grundlegende Begriff in drFüsik. In drklassische Füsik verstoot mä drunder e Iiwirkig vo dusse, won e festgmachteKörper cha verforme und e beweglige Körper chabeschlüünige. Chreft si zum Bischbil nöötig, zumAarbet z verrichde, wo dEnergii vom ene Körper oder vom enefüsikalische Süstem veränderet. D Chraft isch e grichdetifüsikalischi Gröössi, wo dur eVektor cha daargstellt wärde. Chreft häi verschidnigi Ursache oder Wirkige, und bechömme iire Naame mängiisch von ene, wie dRiibigschraft, dZentrifugalchraft und dGwichtschraft. Mänggi Arte vo Chreft häi d Nääme vo Persone überchoo, wo wääsentlig an iirer Erforschig mitgschafft häi, wie dCoulombchraft oder dLorentzchraft.
Dr Chraftbegriff goot uf eIsaac Newton zrugg, wo im 17. Joorhundert mit sinedrei Gsetz d Grundlaage vo dr Mechanik gläit het und d Chraft as zitligi Änderig vomImpuls definiert het. Er het eso d Chraft as d Ursach für jedi Veränderig vom Bewegigszuestand vom ene Körper definiert. Er het au verstande, ass wenn äi Körper uf en andere e Chraft usüebt, vo däm andere Körper eReakzionschraft uf dr erst Körper usgoot, wo entgeegegsetzt gliich grooss isch.
In drKwantefüsik wird dr Begriff Chraft au im ene überdräite Sinn verwändet, won er s gliiche bedütet wie Wäggselwirkig und nüt me mit em Begriff vom mechanische Chraftwektor z due het. Es git vier „fundamentali Wäggselwirkige“, wo au asGrundchreft vo dr Füsik bezäichnet wärde. Si sin d Ursach nit nume vo alle bekannte Erschiinigsforme vo de Chreft, sondern au vo allne Brozäss, wo in dr Füsik bekannt si. Äini vo de vier Grundchreft, dGrawitazioon, wird in drallgemäine Relatiwidäätstheorii dur d Chrümmig vo drRuumzit beschribe. Die drei andere Grundchreft wärde imStandardmodäll vo dr Däilifüsik drdur erkläärt, assÄichbosone usduscht wärde, wo dorum hüfig au as „Chraftdäili“ bezäichnet wärde.
Dr Ursprung vom Wort „Chraft“ isch altgermanisch,[2] und ursprünglig isch drmit d Vorstellig vom Aaspanne vo Muskle gsi.[3] Im Dütsche bezäichnet „Chraft“ e körperligi oder gäistigi Vorussetzig, zum bestimmti Handlige chönne duurefüere (Muskel- beziejigswiis Gäisteschraft), in dr zwäite Bedütig – wemm mä d Däätigkäit sälber macht (»e Chraft usüebe«; »under dr Chraft zämmebräche«) – si d Alldäagsvorstellig vo Chraft und vom füsikalische Fachbegriff seer nooch zämme.
Sit öbben em Ändi vom 18. Joorhundert wird Chraft au uf Mensche as »Drääger vo dr Chraft« bezoge (»Aarbetschreft«, »Leerchreft« usw.), im 20. Joorhundert au für Energii, wo maschinell in mechanischi Form umgwandlet wird (»Chraftwärk« usw.).[3]
Vom griechische Wort für Chraft, δύναμις, chunnt dCGS-Äihäitdyn und dDynamik, wo d Leer vo dr Beweegig under em Iifluss vo Chreft bezäichnet. In dr füsikalische Fachsprooch isch Chraft (beziejigswiisforce) spöötistens im 17. Joorhundert mit em latiinischevis gliichgsetzt worde.[4]
DrAristoteles und wien er sich Beweegig erkläärt het, isch zum e groosse Däil dra gschuld, ass ma in dr Füsik dr Begriff vo dr Chraft bis in d Rönessans iine ungnau und falsch brucht het.[5] Noch iim het jedi Beweegig en Ursach und das wer im hütige Sinn e Chraft. Wenn d Chraft ufhöört, hört d Beweegig uf. Die Chraft wirkt dur ummiddelbare Kontakt, si stoot in ere Beziejig zur Gschwindigkäit vom Körper, und die spöötere Aristoteles-Kommentatore häi das als e Broporzionalidäät dütet.[6]
Im Middelalter isch us dr aristotelische Leer dImpetustheorii entstande, won e Grubbe vo Beweegigsleere zämmefasst. Iire gmäinsam Kärn bildet d Idee von ere Chraft, wo sozusaage im Körper dinne isch, drImpetus, wo eme Körper vom ene »erste Beweeger« mitgee worde isch. Dä Impetus im Körper wird mit dr Zit chliiner, und das wird dur e Widerstand vom Medium, zum Bichbpil dr Luft, no versterkt. Au do hört jedi Beweegig automatisch uf, wenn dr Körper »kä Chraft me het«. Im Geegesatz zum Aristoteles het s do kä externe Beweeger brucht. Eso het mä dänggt, ass d Froog glööst sig, wien e Geegestand, wo in d Luft gheit wird, sich witer bewegt. D Broporzionalidäät vo dr Chraft im Körper und dr Gschwindigkäit het mä bhaltet.
Au drGalileo Galilei het no eso aristotelisch dänggt, isch aber scho ganz nooch zumDrääghäitsgsetz choo.[7] In däm Gsetz si d Verheltniss umkeert gsi, es het kä Chraft me brucht, für dass e Beweegig witergoot, sondern e Chraft isch nöötig gsi, zum e Beweegigszuestand z verändere. Erst wo drIsaac Newton 1687 siniBeweegigsgsetz veröffentligt het, isch d Grundlaag gläit gsi, für wie dr Begriff „Chraft“ hüte bruucht wird. Dr Newton sälber het dr Begriff allerdings nit im gliiche Sinn brucht, wie die spöötere Generazioone.[8] Bis wit ins 19. Joorhundert iine häi d Füsiker s Wort Chraft au in Bedütige brucht, wo nit dur d Gsetz vom Newton deckt gsi si, bsundrigs au in dr Bedütig voEnergii. Bis sich dr modärni Energiibegriff uusebildet het, het mä zum Bischbil die kinetischi Energii as »lääbigi Chraft« (vis viva) bezäichnet, e Begriff wo drGottfried Wilhelm Leibniz brägt het und wo im nüünzääte Joorhundert drHermann von Helmholtz no verwändet het.
S Mässe von ere Chraft mit emGsetz vom Hooke, doo in dr Form
E Chraft cha über e Wääg-Zit-Mässig bestimmt wärde, wenn si e Beschlöinigung verursacht. Noch emzwäite Gsetz vom Newton gältet für Körper, wo d Masse m von ene gliich blibt und wo konstant mit ere Beschlöinigung a beschlöinigt wärde, dr Zämmehang Dä Zämmehang cha mä au in dr abgläitete Äihäit Newton () gsee. In dr Braxis wird vilmol us eme bekannte (am bestelineare) Zämmehang zwüsche dr wirkende Chraft und ere Gröössi, wo liicht cha gmässe wärde, uf d Chraft gschlosse. Bischbil doodrfür si d Verformig vom eneelastische Material oder d Änderig vom elektrische Widerstand vom eneDeenigsmässsträife.
E Chraft cha uf verschidnigi Arte dur d Verformig, wo si verursacht, bestimmt wärde. In dr Schuel und in e baar äifache Aawändige wärde Chreft mit sogenannteFääderechraftmässer über d Veränderig vo dr Lengi voSchruubefäädere gmässe. Für daas brucht mä sGsetz vom Hooke, wo säit, ass gäigneti Fäädere sich broporzional zur Chraft, wo usgüebt wird, usdeene; es gältet wo d Veränderig vo dr Lengi vo dr Fäädere und dFääderekonstante bezäichnet.[9]
Mä cha au sHeebelgsetz bruuche und eso en umbekannti Chraft mit ere bekannte Chraft vergliiche und bestimme, zum Bischbil dr Gwichtschraft vom ene Massestück. Im äifachste Fall wird eWoog verwändet, und was die aazäigt, cha mit Hilf vo dr bekannteSchweeribeschlöinigung in die wirkendi Chraft umgrächnet wärde.
Mit emRasterchraftmikroskop cha mä Chreft uf e chliiniBlattfäädere bis öbbe 1 pN noochwiise. Das cha mä bruche, für zum Ooberflechene undersueche.[10] Chreft bis zu öbbe si mit Hilf vo äinzelne ultrachalte Magnesium-Ione inPaulfalle über d Sünchronisazioon mit eme extärne Radiosignal gmässe worde.[11]
Zum e Chraft beschriibe, muess mä iire Aagriffspunkt, iire Betrag (also iiri „Sterki“) und iiri Richdig aagee. Sonige Gröössene, wo dur e Zaalewärt, Äihäit und Richdig bestimmt wärde, säit mä wektorielli Gröössene, und mä cha sä as Pfiil im ene Koordinatesüsteem daarstelle. Im ene dreidimensionale kartesischeKoordinatesüsteem het eChraftwektor drei Komponänte:
Zum zum Bischbil dGwichtschraft z beschriibe, wo e Körper mit dr Masse vo dr Ärde aazoge wird, cha mä e Koordinatesüsteem mit ere wertikale-Aggse weele:
Dr Körper wird (mit drÄrdbeschlöinigung) abwärts beschlöinigt, und dorum isch d z-Komponänte negativ.
DVerformig vom ene Körper chunnt gnau gno nit dur en äinzelni Chraft zstand, sondern dass an verschiidene Aagriffspünkt underschidligi Chreft wirke. Eso git s mechanischiSpannige und die cha mä beschriibe, wemm mä d Chraft as e wektoriellsFäld uffasst: In jedem Aagriffspunkt, wo mit em Ortswektor bezäichnet wird, cha im Brinzip en anderi Chraft wirke. Je nochdäm, wie die Chreft grichdet si, wird dr Körper usenanderzooge, zämmegstuucht oder verzert.
Wenn zwäi Chreft und am gliiche Aagriffspunkt aagrife, gliich grooss si aber entgegegsetzt grichdet si, so isch die resultierendi Chraft gliich Null. Mä reedet denn au vom eneGliichgwicht vo de Chreft.
Wie Chreft, wo im gliiche Punkt aagrife, sich lön lo zämmesetze: Wene zwäi Chreft mit de Beträg und in die gliichi Richdig wirke, so addiere sich die Beträg zum Betrag vo dr Gsamtchraft,. Wenn zwäi Chreft mit de Beträg und in entgegegsetzti Richdig wirke, so isch dr Betrag vo dr Gsamtchraft gliich em gröössere Chraftbetrag weniger dr chliineri. D Richdig vo dr Gsamtchraft isch die gliichi wie d Richdig vo dr gröössere Äinzelchraft,. Wenn zwäi Chreft in unterschiidligi Richdig wirke, so bechunnt mä grafisch d Richdig und dr Betrag vo dr Resultierende dur e [[Kräfteparallelogramm<Chreftparallelogramm]] über. D Chreft und wärde zum ene Parallelogramm ergänzt, d Diagonale vom Parallelogramm entspricht dr resultierende Chraft. Die resultierendi Chraft vo meerere Chreft mit underschidlige Richdige cha grafisch mit emeChreftpolygon oder rächnerisch as Summe vo Wektore bestimmt wärde.
Wie Chreft usenandergnoo wärde: Wääred sich bin ere horizontale Ebeni d Gwichtschraft und dNormalchraft kompensiere, cha das im Fall vo drschiefen Ebeni nit bassiere. D Normalchraft wirkt sänkrächt zur Ebeni ufwärts und wirkt also nid genau in dr entgegegsetzte Richdig vo dr Gwichtschraft. Zum uusefinde, wele Däil vo dr Gwichtschraft nit vo dr Normalchraft kompensiert wird und eso asHangabdriibschraft dr Körper uf dr schiefe Ebeni aabe beschlöinigt, cha mä d Gwichtschraft in zwäi Chreft iidäile. Äini zäigt in d Gegerichdig vo dr Normalchraft (und wird vo dere kompensiert,), die zwäiti in d Richdig vo dr Ebeni – das isch denn d Hangabdriibschraft. Über cha d Beschlöinigung vom Körper berächnet wärde. E Chraft eso in zwäi Chreft iidäile isch immer denn richdig, wenn d Wektorsumme vo de Däilchreft gliich dr ursprünglige Chraft si, es muess also gälte.
Dr Chraftbegriff vom Newton basiert uf däm Gedanke: Alli Iiwirkige uf e Körper, wo zun ere Änderig vo sim Beweegigszuestand füere, si Chreft. D Chraft beschribt kä Äigeschaft vom ene Körper, sondern wie intensiv d Wäggselwirkig vo zwäi Körper isch und iiri Richdig. Bin ere Beweegig wo kä Chraft wirkt bzw. wenn d Chreft im Gliichgwicht si, änderet sich dorum dr Beweegigszuestand vom ene Körper nit, sondern er bewegt sich witer in ere graade Linie mit ere konstante Gschwindigkäit oder er bewegt sich au witer gar nid. Das isch dr Inhalt vomDrääghäitsbrinzip, wie s scho dr Galilei formuliert het.
SAkzionsbrinzip verbindet d Chraft, wo uf e freie Körper wirkt, mit dr Änderig vo däm simImpuls: In jedeinfinitesimal churze Zitruum änderet sich dr Impuls vom Körper um noch Dr Impuls vom ene Körper isch s Brodukt vo sinere Masse und dr Gschwindigkäit; es gilt Wil d Masse vom Körper in de mäiste Fäll braktisch konstant blibt (Usnaame si zum Bischbil Rageete oder Körper mit relatiwistische Gschwindigkäite), schribt mä s zwäite Axiom vom Newton mäistens in dr Form, wo für dBeschlöinigung vom Körper stoot.
Us drErhaltig vom Impuls chunnt au sReakzionsbrinzip, wo säit, ass mit ere Chraft („actio“) vom Körper A uf w Körper B, also, immer e gliich groossi Chraft, wo aber genau in die entgegegesetzti Richdig grichdet isch, („reactio“) vom Körper B uf e Körper A verbunde isch: Dreactio isch doo nit nume en Art vo passivem Widerstand, sondern e Chraft, wo aktiv am Wäggselwirkigspartner aagrift. Mä muess sä vom Gliichgwicht vo de Chreft underschäide, wil d Aagriffspünkt vo und verschiide si, die bäide Chreft düen enander also nit kompensiere.
Hützudags wurd mä s eender schriibe, so dass es em Newton sinere Absicht wurd entspräche. Wie dr Newton s Wort Chraft brucht het, isch nämlig nit immer äidütig. Chraft bin em sött mä mäistens asChraftstoss interpretiere, wo eme Kärper e zuesätzlige Impuls git.[13]
S Gliichgwicht vo de Chreft as Schlüsselbegriff vo dr Statik
Wenn am ene Körper meereri Chreft aagrife, wo sich geegesitig ufheebe, d. h., wenn für d Wektorsumme vo de Chreft
gältet, denn reedet mä vom ene Gliichgwicht vo de Chreft und dä Körper änderet si Beweegigszuestand nit. Bi de Chreft handlet es sich um die sogenannte „iibrägte“ Chreft, wo d Ursache von ene dur füsikalischi Gsetz vorgee wird, und au um d„Zwangschreft“, wo as Stütz- und Haltchreft e Beschlöinigung vom Körper verhindere. D Studie vom Chreftgliichgwicht isch dr Inhalt vo drStatik.
Für dass mä in dr Statik oder allgemäiner in drtechnische Mechanik Süsteem (z. B.Draagwärk) cha berächne, duet mä Bindige zwüsche de Körper vom Süsteem und zwüschen em Süsteem und sinere Umwält, wo mä nume chliini Formändrige cha mache, as „starri Bindige“ idealisiere. Sonigi starri Bindige si mäistens Glänk zwüsche de Körper oderLaager. Eso goot dr füsikalisch Charakter vo dene Bindige verlore, und die mechanischi Wäggselwirkig vo de Körper, wo dur die Bindige bedingt wird, wird dur e Begriff vo de Zwangschreft repräsentiert. D Zwangschreft verrichte am Süsteem käAarbet, wil kä Beweegig von ene chunnt. Die iibrägte Chreft und d Zwangschreft erfülle zämme dGliichgwichtsbedingige, s Gliichgwicht vo de Chreft, wo oobe erwäänt wird, und sGliichgwicht vo de Momänt.
S Brinzip vo drwirtuelle Aarbet säit, ass in dr Statik d Summe vo alle Chreft (Zwangschreft und Chreft vo usse) muess Null si. SBrinzip vom d'Alembert erwiteret das Brinzip uf Süsteem vo dr klassischeDünamik, wo Zwangschreft underworfe si und wird verwändet, zum Beweegigsgliichige ufzstelle.
Freischniide: 1) E Körper wird vo dr Gravitazionschraft aabe zoge. Die Chraft wirkt uf dr ganz Körper und isch e Wolumechraft. In dr horizontale Richdig isch dr Körper in Rue, die bäide Oberflechichreft und hebe sich geegesitig uf. 2) Dr Körper isch in Gedanke (sümmetrisch) in zwäi Undersüsteem iidäilt worde. D Wolumechraft, wo uf jedes Undersüsteem wirkt, halbiert sich. Wil au bäidi Undersüsteem in dr horizontale Richdig in Rue si, muess mä an dr Schnittflechi zuesätzligi Oberflechichräft iizäichne.
In dr technische Mechanik underschäidet mä bi usdeente Körper zwüscheWolumechreft undOberflechichreft. Iiri Sterki und Richtig si nume wooldefiniert, wenn si uf e bestimmts Wolume bzw. e bestimmti Oberflechi bezoge wärde.
Wemm mä e komplexes Broblem behandlet mitmeerere Körper, wo mitenand (mechanisch) wäggselwirke, oder mit zämmegsetzte Körper (z. B. starre oder deformierbare Körper) – so schniidet mä s Undersüstem, wo äim intressiert, in Gedankevo sinere Umgääbig frei. Jetz duet mä de äinzelne Stück vo dr Oberflechi vom freigschnittnige Däilsüstem Chreft zueordne, wo an däm Blatz s übrige Süsteem uf s Däilsüsteem wirke. Mit ere gliich groosse Ooberflechichraft in dr entgegegsetzte Richdig wirkt denn au s freigschnittnige Däilsüsteem uf s übrige Süsteem. Dene Chreft säit mä Ooberflechichräft. Si ghöre zu de Kontaktchreft. Iiri Sterki und Richdig si abhängig von de Schnitt, wo vorhär festgläit worde si. En Ooberflechichraft macht also nume Sinn, wenn au d Ooberflechi bzw. d Schnittflechi, wo drzurghöört, aagee wird.
Wolumechreft si Nitkontaktchreft. Wie zum Bischbil d Grawitazion oder dr Elektromagnetismus grife si am ganze Wolume aa, d. h. au im Innere vom ene freigschnittnige Körper. Au git mä iiri Sterki erst denn sinnvoll aa, wenn mä gliichzitig s freigschnittnige Wolume aagit, wo d Chraft druf wirkt. Wenn sich zum Bischbil e homogene Chlotz im ene homogene Schwerifäld (öbbe e chliine Chlotz in dr Nööchi vo dr Ooberflechi vo dr Ärde) befindet, denn wirkt d Wolumechraft uf en. Wemm mä dä Chlotz in Gedanke in dr Middi verschniidet, so wirkt uf jede Däilchlotz nume no d Wolumechraft (lueg d Abbildig nääbedraa aa). Usserdäm wirke uf die bäide Schnittflechene vo de Däilchlötz gliich starki Oberflechichreft, won eso grichdet si, ass si eActio-Reactio-Chraftbaar bilde.
Von e baar vo de Chreft, wo zur Zit vom Newton no als verschiide aagluegt worde si, wäiss mä hüte, ass si Usdrucksforme voelektromagnetische Chreft im Innere vo dr Materie si. Die Chreft merkt mä
D Fallstrecki isch kwadratisch abhängig vo dr Fallzit: s~t². Mä gseet e Balle, wofrei aabegheit im Liecht vo elfStroboskopblitz, won en alli 0,05 Sekunde belüüchtet häi. Wäared dr erste 0,05 Sekunde fallt d Balle äi Lengiäihäit (doo öbbe 12 mm): t=1 - s=1; in 0,10 Sekunde vier Lengiäihäite): t=2 - s=4; in 0,15 Sekunde denn nüün Lengiäihäite): t=3 - s=9 und so witer, bis er noch 0,50 Sekunde hundert Lengiäihäite): t=10 - s=100 gfalle isch.
Mit deGsetz vom Newton cha mä us dr Usgangssituazion und de Chreft, wo wirke, vorussääge, wie sich e füsikalischs Süsteem entwigglet. Däs isch eso nit nume für äinzelni Versüech im Labor, sondern im Brinzip au für s Universum als Ganzes. Wäge däm het sich 18. Joorhundert edeterministischs Wältbild entwigglet. Noch däm weere alli Eräigniss grundsätzlig im Vorus festgläit, au wemm mä d Rächnige, wo für e Vorussag nütig si, mäistens braktisch nid cha mache. Im 20. Joorhundert het sich denn uusegstellt, ass mä d Formle vo drklassische Füsik uf dr Eebeni vo deAtom nit cha aawände. S deterministische Wältbild, wo vo de Formle cho isch, het mä dorum in sinere ursprünglige Form müesse verwärfe.[14]
Wenn e Chraft wirkt, cha sich dEnergii vom ene Körper verändere. E Bischbil isch dSpanneregii bimExpander. Dr Energii, wo überdräit wird, wenn dr Aagriffspunkt von ere Chraft um e gwüssiWäägstrecki verschoobe wird, säit mä au Aarbet und git ere vilmol s Sümbol.
Wemm mä e bestimmti Aarbet mit ere chliinere Chraft will läiste, so cha mä das mit emeChraftwandler mache. Bichbpil für Chraftwandler siFlaschezüüg,Heebel oderGangschaltige. Dr Wääg aber, wo d Chraft uf em usgüebt wird, wird lenger. Wemm mä zum Bischbil e Chraftwandler aawändet, wo nume e Viertel vo dr Chraft bruch, so isch das mindestens mit ere Vervierfachig vom Wääg verbunde. Die Konselwänz vomEnergiierhaltigssatz isch in dr »Goldige Reegle vo dr Mechanik« beschriibe.
Wenn d Chraft konstant isch und in dr Richdig vom ene graade Wääg mit dr Lengi wirkt, denn wird d Aarbet, wo mä muess läiste dur d Beziejig
bestimmt. Wenn d Chraft im Winkel schreeg zur Strecki wirkt, cha mä d Aarbet dur
usrächne. In dere Gliichig isch dr Wektor vom Startpunkt zum Ändpunkt vo dr Strecki. Kä Aarbet wird gläistet, wenn d Chraft mit em Wääg erächte Winkel bildet: Wemm mä e Gwicht in ere Eebeni dräit, wird mä zwar müed, aber d Last bechunnt nid mee Energii über.
Ganz allgemäin isch d Aarbet, wo gläistet wird, sKurvenintegral vo dr Chraft im Wääg nooch:
Doodrbi si und dOrtswektore vom Aafangs- und vom Ändpunkt vom Wääg.
Wemm mä en Expander, wien er im Bischbil oobe nooche vorchunnt, uf äinere Site festmacht und s andere Ändi im Ruum bewegt, so ändere sich vo äim Punkt zum andere süstematisch d Richdig und d Gröössi vo dr Chraft. Wenn d Beweegige langsam si, sodass es käini Schwingige im Expander git und wemm mä die inneriRiibig duet vernoochlässige, denn isch d Chraft äifach e Funkzioon vom Ort (e statischsWektorfäld). Jedem Ort entspricht e bestimmte Spannigszuestand vom Expander. Es chunnt nit druf aa, uf welem Wääg s Ändi vom Expander an dä Ort cho isch. In sonige Fäll reedet mä von erekonserwative Chraft. D Aarbet, wo gegen e konserwativi Chraft verrichdet wird, isch unabhängig vom Wääg, si hängt nume vom Aafangs- und vom Ändpunkt ab. Mä bechubbt also Aarbet wo mä gmacht het zrugg über, wemm mä – uf em gliiche oder uf eme andere Wääg – wider zum gliiche Usgangspunkt chunnt.
Dr Wärt vom Wäägintegral von ere konserwative Chraft vom ene festen Bezugspunkt us häisstpotenzielli Energii, mänggisch au churzPotenzial. Vilmol isch s äifacher, wemm mä vo dr potenzielle Energii usgoot (im Bischbil oobe also vo dr Spannigsenergii, wo im Expander gspiicheret isch) zum d Chraft als iire negativeGradiänt
z bestimme, wil s Fäld vo dr potenzielle Energii nume eSkalarfäld isch.
Es chunnt aber in braktische Fäll nie vor, ass d Aarbet, wo am ene Süsteem gläistet wird, ganz in potenzielli Energii umgsetzt wird. Es git immer Riibigschreft und d Aarbet, wo wäge dene gläistet wird, wird inWermi umgsetzt. Mänggisch isch s aber genau dieDissipazioon, wo mä will (Fallschirm,Fitnessgräät,Motorbrämsi).
Gegen e Expander muess e Schwechling gliich vil Chraft aawände wien e Schwergwichtler. Wemm mä aber e Stääge ufe goot, denn schafft mä gege si Gwichtschraft, d. h. je schweerer dr Mensch umso mee muess er schaffe, und in ere Umlaufbaan um d Ärde wurde bäidi nääbenenander fliege. Wemm mä Beweegige inChraftfälder beschribt, wie doo imSchweerifäld vo dr Ärde, isch s vilmol braktisch, wemm d Äigeschaft vom Körper, wo d Chraft zuen ere broporzional isch, uuserächnet. Dere Äigeschaft (z. b. d Masse vom Sportler) säit mä allgemäin dLaadig. Mä wird sä loos, wemm mä s Wektorfeld vo dr Chraft dur d Laadig däilt. Em Resultat
säit mä dFäldsterki und si beschribt s Chraftfäld unabhängig vo dr Laadig vomProbkörper. Dr Fäldsterkig vom Schwerifäld säit mä au d Fallbeschlöinigung.
S Skalarfäld vo dr potenzielle Energii, wo für konserwativi Chraftfälder existiert, däilt dur d Laadig git sPotenzial vom Chraftfäld.
Doo isch dr Chraftarm drOrtwektor vom Dräipunkt zum Punkt, wo d Chraft aagrift (Aagriffspunkt). Das bedütet, ass je grösser dr Abstand zwüschen em Dräipunkt und em Aagriffspunkt isch, umso gröösser isch s Dräimomänt. Usserdäm macht nume sälli Komponänte vo dr Chraft bim Dräimomänt öbbis us, wo sänkrächt zur Strecki zwüschen em Dräipunkt und em Aagriffspunkt isch.
Dr Underschiid zwüsche de Uffassige vo dr Chraft vom Aristoteles und vom Newton gseet mä au bi dr „Schiinchraft“, wo mä ere au Drääghäitschraft säit. Schiinchreft chömme nume inbeschlöinigte Koordinatesüsteem vor und existiere nid, wemm mä sä vom eneInerzialsüsteem us aaluegt. Mä cha sä aber mässe und iiri Wirkig isch real. D Bezäichnig chunnt drvo, ass e gäignete Beobachder usserhalb vom Süsteem sich d Uswirkige äifach mit emDrääghäitsbrinzip cha erklääre ooni zuesätzligi Chreft.
D Drääghäitschraft isch mit emBrinzip vom d’Alembert verbunde: Äifach gsäit füert s d Drääghäitschraft vom d'Alembert ii und macht eso us em dünamische Broblem vom e Körper, wo sich bewegt, e statischs Broblem. In drtechnische Mechanik, wo s Brinzip mit vil Erfolg aagwändet wird, redet mä vom ene »dünamische Gliichgwicht«. In mängge Fachbüecher wird im d'Alembert si Drääghäitschraft as Gegechraft im Sinn vomWäggselwirkigsbrinzip bezäichnet,[15] anderi Fachbuechautore gseen do e Widerspruch zum Wäggselwirkigsbrinzip, wil s für sä kä Gegechraft git.[16][17] D Bezäichnig Schiinchraft wird au drmit erklärt, ass d Drääghäitschraft käwirkendi Chraft isch, wie sä dr Newton definiert.[18][19]
Wenn en Auti dur e Chraft abbrämst wird (Extremfall: Frontalzämmestooss), so wirkt die Chraft nit diräkt uf e Schofföör. Noch em Drääghäitsbrinzip wird sich dr Schofföör also gliich schnäll gradus witer bewege, wääred s Auti langsamer wird. Es gitdenn aberZwangschreft, wo uf e Schofföör wirke dur Süsteem wie drSicherheitsgurt und dAirbag wo si Gschwindikäit verchliinere. So wien är s gseet, git s Drääghäitschraft, wo in dr Fartrichdig wirkt und iin in gege d Windschutzschiibe druckt.
Dr Sitz vom ene Chettikarussell wurd sich gradus beweege, wenn s kä Chraft öber d Chetti gäb, nume wäge dereZentripetalchraft, wo wo uf dr Middelpunkt vo dr Kräisbaan grichdet isch, git s e Kräisbeweegig. Öbber wo uf em Sässeli sitzt gspürt dZentrifugalchraft as Drääghäitschraft.
Diespezielli Relatiwidäätstheorii wird anstatt vo de dünamische Gsetz vo dr klassische Mechanik aagwändet, wenn d Gschwindigkäite, wo vorchömme, gegenüber drLiechtgschwindikäit nit chönne vernoochlässigt wärde. In dr spezielle Relatiwidäätstheorii muess dr Impuls zumrelativistische Impuls verallgemäineret wärde, d Chraft cha denn immer no us berächnet wärde, aber dr Impuls isch nüme. Anstatt vo dr Beziejig »Chraft = Masse mol Beschlöinigung«, vom Newton, brucht mä d Gliichig
D Chraft wird zurMinkowskichraft („Viererchraft“) erwiteret, wo mä mäistens as schribt und us em Viererimpuls berächnet über mit drÄigezit und emLorentzfaktor
Die Gliichig, d »Beweegigsgliichig vo dr spezielle Relatiwidäätstheorii für e Viererimpuls«, beschribt beschlöinigti Beweegige im eneInerzialsüsteem. Zwüsche und git s dr Zämmehang wo drrüümligi Däil vo dr Viererchraft isch; drzitlig Däil, wo nöi drzuechunnt, beschribt en Energiiänderig, genauer: (luegViererimpuls), sodass mä au vom Chraft-Läistig-Viererwektor redet.
Dieallgemäini Relatiwidäätstheorii erwiteret sGrawitazionsgsetz vom Newton, won e Gränzfall von ere isch, nämlig wenn d Massedichte und d Gschwindigkäite chlii gnueg sin. Iiri Grundlage si maassgäblig vomAlbert Einstein am Aafang vom 20. Joorhundert entwigglet worde, und si beschribt allgemäin d Wäggselwirkig zwüsche drMaterie, wo auFälder iischliesst, uf dr äinte Site und emRuum und drZit uf dr andere.
DGrawitazionschraft wird in dr allgemäine Relatiwidäätstheorii as geometrischi Äigeschaft vo dr krümmtevierdimensionaleRuumzit verstande: Energii, Impuls und Druck vo dr Materie beiiflusse d Geometrii vo dr Ruumzit, wo si din si. Dä Iifluss cha mä mit em Begriff vo dr »Ruumzitchrümmig« beschriibe. Die rüümlige und zitlige Koordinate wärde as gliichberächtigt betrachtet, und mä behandlet alli Ändrige nume no as e geometrischs Brobleem. D Materie, wo e Grawitazionschraft uf sä wirkt, bewegt sich in dr Ruumzit uf ereGeodäte, also im naive Sinn »gradus«. DieGraadi as Modäll für d Gradusbeweegig vom e freie Körper git s nume in nid krümmte (also grawitazionsfreie) Rüüm.
Füsikalisch entspricht d Beweegig dr Geodäte nooch emfreie Fall. E groosse Däil vo drSchwerchraft wird eso druf zrugggfüert, ass dr Ärdbode, wil d Atom, wo d Ärde us ene bestoot, sich geegesitig abstoosse, relativ zum ene frei fallende Gegestand gege oobe beschlöinigt wird. Abgsee vo deChreft vo de Gezite gspürt e Mensch uf em Ärdbode also fast die gliichi Chraft, wie wenn er in ere Rageete wurd stoo, wo gliichmässig beschlöinigt wird. D Chreft vo de Gezite, wo s in jedem Grawitazionsfäld git, chömme bim ene usdeente Objekt als Verformigschreft zum Vorschiin. Im Grawitazionsfäld vom ene chuugeleförmige Körper (wie dr Ärde) zien d Chreft vo de Gezite s Objekt in dr Fallrichdig in d Lengi und stuuche s sänkrächt zur Fallrichdig zämme. D Chreft vo de Gezite chömme diräkt vo dr Ruumzitchrümmig und si bsundrigs stark bi Objekt mit seer groosse Masse wie bischwarze Löcher.[20]
In Experimänt, wo chliinsti Däili wäggselwirke, bechunnt mä Resultat, wo im Widerspruch zurklassische Mechanik stöön. Es git Fenomen wo kwantisiert si, das häisst, si laufe nit kontinuierlig ab, sondern bassiere nume in bestimmte Porzione – de sogenannte »Kwante«. D Chreft wärde in dr Kwantemechanik wie in dr klassische Mechanik dur Chraftfälder beschriibe, si sin also nit kwantlet. Allerdings chönne aaziehendi Chreft e Kwantlig vo de möglige Energie vo de Däili zur Folg ha. So chönne wäge dr aaziende elektrische Chraft vom Atomkärn d Elektronen imAtom nume bestimmti Energie ha.
Es git kwantemechanischi Effekt, wo wien e Chraft erschiine, wo mä aber nit uf d Wirkig vo äinere vo de Grundchreft cha zruggfüere. Zum Bischbil isch sPauli-Prinzip d Ursach vo drUsduschwäggselwirkug, wo under anderem drzue biidräit, ass sich Atom wo nooch zämme si abstoosse.
Vo 1927 aa het mä brobiert, nit nume die ursprünglige Objekt vo dr Kwantemechanik, d Partikel, z kwantisiere sondern auFälder (z. B. s elektrische Fäld). Us däm si dKwantefäldtheorie entstande; mä schwätzt au vo dr »zwäite Kwantisierig«. D Kwantisierig vo de Fälder wird au im Beriich vo drFestkörperfüsik und in andereVildäilitheorie aagwändet.
In dr Kwantefäldtheorii wärde alli Chreft drufzrugggfüert, asswirtuelliBosone usduscht wärde. Die Wäggselwirkigsdäili zu jedere vo de vier Grundchreft si sozusage äinzelni »Chraftdäili«.
Konkreti Kwantefäldtheorie si dKwanteelektrodünamik, woElektrone,Positrone und selektromagnetische Fäld beschribt, und dKwantechromodünamik, wo diestarki Kärnchraft beschribt, also under anderem wie dProtone und dNeutrone ufbaut sin. Usserdäm het mä die schwachi Kärnchraft mit dr Kwanteelektrodünamik zur Theorii vo drelektroschwache Wäggselwirkig zämmegfüert. S elektroschwache Modäll bildet mit dr Kwantechromodünamik s sogenannteStandardmodäll vo drElementardäilifüsik. Es behandlet alli bekannte Däili und cha die mäiste bekannte Vorgäng erkläre. S Schwerifäld (Gravitazion) isch aber nid din, es git no kä konsistänti Theorii vo drKwantegrawitazion und es feele no anderi Sache im Standardmodäll. Allerdings het mä z. B. s sogenannteHiggs-Däili, wo in dr Theorii vo dr elektroschwache Wäggselwirkig d Masse vo de „schwache“ ÄichbosoneW+,W− undZ erklärt, 2012 vermuetlig gfunde. Im Standardmodäll spiile dÄichbosone d Rolle vo Chraftdäili, wo Wäggselwirkige vermiddle. Wil Chreft dur Wäggselwirkigsdäili vermiddlet wärde, isch die Chraft kwantisiert.
D Koppligskonstante α als Funkzion vo dr Energii E (starki, schwachi,elektromagnetischi Wäggselwirkig,Gravitazion)
In dr hütige Füsik wärde mäistens vierGrundchreft bzw. Wäggselwirkige underschiide. Wemm mä sä noch dr Gröössi vo drKoppligskonszante sortiert, won e Mäss für die relativi Sterk i isch, so si das:
Äins vo de Ziil vo dr Füsik isch s, alli Grundchreft oder Wäggselwirkige in äim veräihäitligte Gsamtkonzept z beschriibe, in ere »groosse veräihäitligte Theorii«, wie si in dr Dabälle daargstellt isch. Für daas nimmt mä aa, ass die Grundchreft zur Zit vomUrknall en äinzigi Chraft gsi si, wo sich denn in die äinzelne Chreft ufgspalte het, wo sich s Uniwersum abküelt het.
Wolfgang Nolting:Klassische Mechanik. In:Grundkurs Theoretische Physik. Bd. 1, 8. Auflage. Springer, Berlin 2008,ISBN 978-3-540-34832-0.
Richard P. Feynman:Feynman-Vorlesungen über Physik. Oldenbourg, München/Wien 2007,ISBN 978-3-486-58444-8.
Paul A. Tipler:Physik. 3. korrigierter Nachdruck der 1. Auflage. 1994, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg/Berlin, 2000,ISBN 3-86025-122-8.
Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer:Mechanik – Akustik – Wärme. In:Lehrbuch der Experimentalphysik. Bd. 1, 12. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2008,ISBN 978-3-11-019311-4.
↑Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, u. a.:Lehrbuch der Experimentalphysik, Bd. 1. Mechanik, Relativität, Wärme. 11. Auflage. de Gruyter, 1998,ISBN 978-3-11-012870-3., Abschnitt 4.1Masse und Kraft.
↑Günther Drosdowski, Paul Grebe:Das Herkunftswörterbuch. Die Etymologie der deutschen Sprache. Bd. 7. Dudenverlag, Mannheim 1963,ISBN 978-3-411-00907-7,S.364.
↑3,03,1Wolfgang Pfeifer (Leitung):Etymologisches Wörterbuch des Deutschen. Deutscher Taschenbuch Verlag, Münche 1995.ISBN 3-05-000626-9; 7. Uflaag 2004,ISBN 3-423-32511-9 (E digitali Fassig vo däm Wörterbuech het s im lexikalische Informazionssüsteem:www.dwds.de).
↑Hans Peter Sang:Geschichte der Physik. Klett, Stuttgart 1999,ISBN 3-12-770230-2,S.7.
↑Karoly Simonyi:Kulturgeschichte der Physik. Harri Deutsch, Thun, Frankfurt a. M. 1995,ISBN 3-8171-1379-X,S.77.
↑Karoly Simonyi:Kulturgeschichte der Physik. Harri Deutsch, Thun, Frankfurt a. M. 1995,ISBN 3-8171-1379-X,S.209.
↑Karoly Simonyi:Kulturgeschichte der Physik. Harri Deutsch, Thun, Frankfurt a. M. 1995,ISBN 3-8171-1379-X,S.262.
↑In däm Zämmehang het s e Zit gee, wo mä nit dMasse, sondern dChraft as Grundgröössi brucht het und d Masse as „abgläiteti Gröössi“ bezäichnet het: Mä het denn as Grundgröössi d Chraftäihäit „1 Kilopond“ brucht, statt dr Masseäihäit „1 Kilogramm“, wo vorhär und au spööter wider üüblig gsi isch, und per Gsetz für die entsprächende Gwichtschreft Mässverfaare zum Äiche vorgschriibe.
↑S. Knünz, M. Herrmann, V. Batteiger, G. Saathoff, T. W. Hänsch, K. Vahala, Th. Udem:Injection locking of a trapped-ion phonon laser. In:Physical Review Letters. 105, 2010, 013004.
↑International Bureau of Weights and Measures (Hrsg.):The international system of units. U.S. Dept. of Commerce, National Bureau of Standards, 1977,ISBN 0-7456-4974-2,S.17 (englisch,Iigschränkti Vorschau uf books.google.de).Fehler inVorlage:Literatur – *** Schreibweise falsch: 'sprache' ist 'Sprache'*** Parameterformat: Sprachcode: 'en' statt 'änglisch' verwenden
↑H. Schrecker:Der Weg zum physikalischen Kraftbegriff von Aristoteles bis Newton. In:Naturwissenschaften im Unterricht Physik/Chemie. 36, Nr. 34, 1988, (Kürzti Fassig im Webarchiv).
↑Hans J. Paus:Physik in Experimenten und Beispielen. S. 33,Iigschränkti Vorschau uf books.google.de.
↑Dietmar Gross, Werner Hauger, Jarg Schrader, Wolfgang A. Wall:Technische Mechanik: Band 3: Kinetik. 10. Auflage. Gabler Wissenschaftsverlage, 2008,S.191 (Iigschränkti Vorschau uf books.google.de – „Wir schreiben nun F-ma=0 und fassen das negative Produkt aus der Masse m und der Beschleunigung a formal als eine Kraft auf, die wir […] D'alembertsche Trägheitskraft FT nennen: FT=-ma. Diese Kraft ist keine Kraft im Newtonschen Sinne, da zu ihr keine Gegenkraft existiert (sie verletzt das Axiom actio=reactio!); wir bezeichnen sie daher als Scheinkraft.“).
↑Bruno Assmann, Peter Selke:Technische Mechanik Band 3: Kinematik und Kinetik. 15. Auflage. Oldenbourg Verlag, 2010,ISBN 3-486-59751-5,S.246 (Iigschränkti Vorschau uf books.google.de – „Newton hat als erster versucht, die Physik systematisch aufzubauen. An den Anfang seines (…) Hauptwerkes (…) stellt er vier Definitionen: (…) Definition 4: Eine wirkende Kraft ist das gegen einen Körper ausgeübte Bestreben, seinen Bewegungszustand zu ändern, entweder den der Ruhe oder den der gleichförmigen geradlinigen Bewegung.“).
↑Bruno Assmann, Peter Selke:Technische Mechanik Band 3: Kinematik und Kinetik. 15. Auflage. Oldenbourg Verlag, 2010,ISBN 3-486-59751-5,S.246 (Iigschränkti Vorschau uf books.google.de).
.svg)