Normalkraft vs actio = reactio

Wissenschaft Physik
#1

Hallo Experten

Gestern bat mich ein Freund um Hilfe beim 3. newtonschen Axiom (Wechselwirkungs-Satz), locker dachte ich, es war dann aber doch nicht so einfach.

Hier die Frage:

Situation
Eine Faust drückt mit Kraft \vec{F1} in eine Wand, die Wand verursacht eine Normalkraft von \vec{-F1}, welche ebenfalls auf die Faust drückt, somit ist die vektorielle Summe der Kräfte auf die Faust 0 – die Faust bewegt sich nicht.

Frage
Gemäss dem Wechselwirkungssatz wirken die Actio- und Reactio- Kraft niemals auf den selben Körper. Wodurch \vec{-F1} nicht die Gegenkraft von \vec{F1} sein kann, weil ja beide Kräfte auf die Faust wirken.
Gemäss Lehrer sei aber in diesem Falle \vec{F1} die Actio-Kraft und die entstehende Normalkraft \vec{-F1} sei die Reactio-Kraft.

Meine Antwort
Die Faust und die Wand verschmelzen hier zu einem Massenpunkt, folglich kann man sagen, dass die Kraft \vec{F1} auf die Wand und auf die Faust wirkt.
Man kann aber auch sagen dass die Normalkraft auf die Wand und die Faust einwirkt. Darum kann man sagen dass die Kraft \vec{F1} auf die Wand drückt und die enstehende Gegenkraft \vec{-F1} auf die Faust, womit man genau die „Actio – Reactio -Situation“ hätte.

Ich bin eigentlich der Meinung, dass sich das ziemlich sinnvoll anhört. Ich wäre aber trotzdem sehr froh, wenn dies mal jemand durchlesen könnte und mir sagen könnte ob meine Antwort so richtig ist oder nicht.

Vielen vielen Dank fürs Lesen und Antworten

Viele Grüsse
Andrea

#2

Moin,

Gemäss dem Wechselwirkungssatz wirken die Actio- und Reactio-
Kraft niemals auf den selben Körper.

Nanu? Woher hast Du denn den Lehrsatz?

Die Reaktionskraft wirkt immer auf diesen, die Kraft ausübenden Körper. Auf was denn sonst?
Bei einem Gleichgewichtszustand ist die Summe der Kräfte = Null.

Grüße.

roysy

#3

Hallo Andrea,

Meine Antwort
Die Faust und die Wand verschmelzen hier zu einem Massenpunkt,

nun ja - im Prinzip richtig - der Begriff Massepunkt aber irritierend.
Sie sind „statisch“ wie ein Objekt welches am Ende aber ebenfalls
einer Gegenkraft („Auflagerkraft“) bedarf wenn das Objekt"ruhen" soll.
Am Übergang wirkt dann eine sogen. „Schnittkraft“.
In jedem „Schnitt“ im weitern Verlauf des Objektes ist diese Kraft
dann vorhanden wenn die Bedingungen (zusätzl.Teilabstützung, zusätzl.
Kraft, Verlegung der geradlinigen Wirkungsachse o.a.) sich im
Objekt, bzw. eben einem Schnitt nicht ändern.
In den Schnitten wirken dann innere (Normal-)Kräfte.(im Gleichgewicht)
Alles Folgende von Dir verkompliziert alles nur, ohne dem Verständnis
zu dienen.

Gruß VIKTOR

#4

Gemäss dem Wechselwirkungssatz wirken die Actio- und Reactio-
Kraft niemals auf den selben Körper.

Richtig, so sagt es das dritte Axiom und das gilt auch hier: Die Kraft \vec{F1} wird von der Faust auf die Wand ausgeübt und die Kraft \vec{-F1} von der Wand auf die Faust. Wenn die Summe der auf die Faust wirkenden Kräfte Null ist, dann muss die von der Wand auf die Faust wirkende Kraft durch eine andere Kraft aufgehoben werden - z.B. durch die Kraft, die der Arm auf die Faust ausübt.

#5

Frage
Gemäss dem Wechselwirkungssatz wirken die Actio- und Reactio-
Kraft niemals auf den selben Körper. :

Vielen vielen Dank fürs Lesen und Antworten

Viele Grüsse
Andrea

Hallo Andrea, Faust drückt auf Wand, Wand reagiert auf Faust. Entgegengesetzte Kräfte auf zwei verschiedene Körper. QED Gruß, eck.

#6

Hallo,

und die von der Faust auf die Wand wirkende Kraft muß durch die
Auflagerung(Auflagerkräfte !)der Wand kompensiert werden.
Die oben von Dir als „richtig“ benannte Aussage ist irreführend.
Sie gilt nur im Schnittpunkt (welcher einen Körper theoretisch trennt)
eines Körpers oder im Berührungspunk zweier Körper.
Ansonsten braucht jeder Körper in „Ruhe“,auf den eine Kraft wirkt eben
auch eine entsprechende Gegenkraft.
Gruß VIKTOR

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#7

ja, sehe ich auch so.

Du wirkst eine Kraft auf die Wand F_1.

Da die Wand sich nicht bewegt wirkt auf diese eine Kraft - F_1, die sie in Ruhe hält. Diese Kräft überträgt sich mechanisch (gekoppelte Massen Faust und Wand) auf die Faust und hält die Faust in Ruhe.
Über die Faust wirkt die angekoppelte Kraft - F_1 von der Wand indirekt zurück.

(also wirkt sie eigentlich von der Verankerung der Wand und drückt gegen den Boden, der aber selbst von innem einem großen Druck ausgesetzt ist und welcher im Gleichgewicht verharrt).

Diese wirkt auf die Schulter, die auf den Körper, der über die Füße mit Haftreibung an den Boden gekoppelt ist.

Also ja, wenn du fest genug gegen eine Wand schlägst, kannst du hinten um fallen. Nur kannst du nicht so fest schlagen( Ein Gummimensch, der auf den Boden schlägt, dotzt, ein Mensch bricht sich eher die Hand).

#8

Hallo liebe Antworteschreiber

Wenn ich die Antworten mal, zu vereinfachen versuche, ergibt sich, so glaube ich, Folgendes:

1. Ein Muskel produziert \vec{F1}
2. \vec{F1} wird an die Faust abgegeben.
3. Die Faust gibt \vec{F1} an die Wand ab.
\vec{F1} entfaltet seine Wirkung also schlussendlich auf der Wand.
4. Die Wand produziert die Gegenkraft \vec{-F1}, welche zurück auf die Faust wirkt. (und von der Faust zurück auf den Muskel, bzw. die Schulter wo der Muskel angemacht ist, …)

Ist dies so richtig?

Vielen Dank nochmals fürs Antworten
Andrea

#9

Die oben von Dir als „richtig“ benannte Aussage ist
irreführend.

[…]

Ansonsten braucht jeder Körper in „Ruhe“, auf den eine Kraft
wirkt eben auch eine entsprechende Gegenkraft.

Ich fürchte, Du verwechselst hier etwas. In der obigen Aussage (die übrigens richtig und nicht „richtig“ oder gar irreführend ist), geht es um das dritte Axiom und in Deiner unteren um das erste.

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#10

Ist dies so richtig?

Ja

#11

Hallo,

Hallo liebe Antworteschreiber

Wenn ich die Antworten mal, zu vereinfachen versuche, ergibt
sich, so glaube ich, Folgendes:

1. Ein Muskel produziert \vec{F1}
2. \vec{F1} wird an die
Faust abgegeben.
3. Die Faust gibt \vec{F1}
an die Wand ab.
\vec{F1} entfaltet seine Wirkung
also schlussendlich auf der Wand.
4. Die Wand produziert die Gegenkraft \vec{-F1}, welche zurück auf die Faust
wirkt. (und von der Faust zurück auf den Muskel, bzw. die
Schulter wo der Muskel angemacht ist, …)

Ist dies so richtig?

Jein.

Nimm statt einer Faust, Muskel usw. ein mechanischen Galgen an, der auf dem Boden auf einem Fundament angeschraubt ist.
Im horizontalen Vorderteil ist ein Pneumatikzylinder angebracht. Gibst Du Pressluft auf, fährt der Zylinder gegen die Wand und übt eine horizontale Kraft aus.
Das kann der Zylinder nur, weil er auf dem Boden befestigt ist und in dieser Befestigung die entsprechende Gegenkraft auftritt.

Genau so ist es bei der Wand.
Diese wird horizontal mit der Zylinderkraft beaufschlagt. Sie muß in sich stabil sein und ebenfalls fest mit dem Boden verbunden sein, denn dort tritt die horizontale Gegenkraft auf.

Stelltest Du beide Einrichtungen auf jeweils ein (nahezu reibungsfreies) Luftkissen stellen, würden sich Wand und Galgen beim Aufgeben von Druckluft in die entgegengesetzten Richtungen bewegen.

Gruß:
Manni

#12

Hallo!

Die Reaktionskraft wirkt immer auf diesen, die Kraft
ausübenden Körper.

Schon. Aber die actio wirkt auf den anderen Koerper.

Beispiel Tiefstart beim 100m-Lauf. Die Fuesse des Sprinters druecken auf den Startblock. Dieser drueckt den Sprinter nach vorne.

Michael

#13

Hallo!

Eigentlich wurde schon alles gesagt, aber noch nicht von allen :wink:

Prinzipiell zu unterscheiden sind zwei Grundbegriffe der Mechanik:

a) Kraeftegleichgewicht
b) Wechelwirkungsgesetz (actio = reactio)

Zu a)
Wenn die Vektorsumme aller an einem Koerper angreifenden Kraefte 0 ist, dann befindet sich der Koerper im Kraeftegleichgewicht. Ist das der Fall, dann aendert er seinen Bewegungszustand nicht. Er verharrt in Ruhe oder bewegt sich gleichfoermig geradlinig.

In Deinem Beispiel: Die Faust verharrt in Ruhe, also befindet sie sich im Kraeftegleichgewicht. Die Kraefte der Muskeln und die Kraft der Wand heben sich gegenseitig auf.

Zu b)
Wenn zwei Koerper in Wechselwirkung mit einander treten, dann ist die Kraft des Koerpers A auf den Koerper B entgegengesetzt und betragsmaessig gleich zur Kraft des Koerpers B auf den Koerper A.

In Deinem Beispiel: Die Faust drueckt mit der Kraft F auf die Wand und erfaehrt deswegen eine entgegengesetzte Kraft -F von der Wand.

Falls Du mit dem Konzept des Impulsstroms vertraut bist, kann man es auch so erklaeren:

Der Impuls der Faust aendert sich nicht, also fliesst gleich viel Impuls in die Faust hinein, wie aus ihr heraus (Kraeftegleichgewicht). Der Impulsstrom, der von der Faust abgegeben wird, ist gleich gross wie der Impulsstrom, der von der Wand aufgenommen wird (actio=reactio)

Michael

#14

Hallo,

Die oben von Dir als „richtig“ benannte Aussage ist
irreführend.
Ansonsten braucht jeder Körper in „Ruhe“, auf den eine Kraft
wirkt eben auch eine entsprechende Gegenkraft.

Ich fürchte, Du verwechselst hier etwas.

Nein tu ich nicht.

In der obigen Aussage
(die übrigens richtig und nicht „richtig“ oder gar irreführend
ist),

Die Aussage ist zwar richtig, trotzdem „irreführend“, auch wenn es
darum geht.

geht es um das dritte Axiom

Nicht alles was so geschrieben ist, ist gut dargestellt.
Wenn die Aussage besser zugeordnet wäre dann hätte die Fragestellerin
keine Probleme gehabt und ihre Frage nicht stellen brauchen.Man
brauchte dann nicht lange darüber nachzudenken - und zu diskutieren.
Die Vorstellung von ihr, daß zwei Körper, welche aufeinander drücken
praktisch wie ein Körper sind (sie sagt Massepunkt)ist eben nicht gar
so verkehrt.
Die Kräftesituation dort ist eben genauso wie eine betrachtete
„Schnittkraft“ (hier Normalkraft)welche einen Körper theoretisch
trennt. Dies suchte ich zu vermitteln - und dies ist so auch richtig.
Gruß VIKTOR

#15

Die Aussage ist zwar richtig, trotzdem „irreführend“, auch
wenn es darum geht.

Es mag ja sein, dass Du das so siehst, aber das liegt nicht an der Aussage.

#16

Ist dies so richtig?

Jein.

Eine solche Aussage solltest Du begründen. (Nein, Dein Gegenbeispiel ist keine Begründung.)

#17

Hallo,

Eine solche Aussage solltest Du begründen. (Nein, Dein
Gegenbeispiel ist keine Begründung.)

Ist eine Ergänzung zum UP.
Deshalb das „Jein“.

An der Schulter ist ja nicht Schluss mit der Kraft, denn sie wird vom Körper weiter auf die Füße übertragen und von dort über Reibung auf den Boden.
Erst dort wird die Gegenkraft zur Faustkraft letzlich abgetragen.

Gruß:
Manni

#18

An der Schulter ist ja nicht Schluss mit der Kraft

Das hat auch niemand behauptet.

denn sie
wird vom Körper weiter auf die Füße übertragen und von dort
über Reibung auf den Boden.

Und hier siehst Du, warum es nicht sinnvoll ist, mehr zu schreiben, als notwendig. Wo nämlich steht geschrieben, dass die Füße den Boden berühren? Man kann ja schließlich auch gegen die Wand springen und sich mit der Faust wieder abstoßen, bevor man den Boden beührt.

Erst dort wird die Gegenkraft zur Faustkraft letzlich
abgetragen.

Und das ist nun ganz einfach falsch. Wenn die Faust eine Kraft auf die Wand ausübt, dann übt die Wand die dazugehörige Gegenkraft auf die Faust aus.