Newtonsche Gesetze

Klasse 8 Mechanik Dorn-Bader Kap. 3 Erstellt: 2026-02-20

Lernziele

Einstieg: Warum fällst du nach vorn?

Stell dir vor, du fährst mit dem Fahrrad und bremst plötzlich stark ab. Was passiert? Dein Körper bewegt sich weiter nach vorn — obwohl das Rad schon steht. Warum ist das so?

Die Antwort steckt im Trägheitsprinzip: Jeder Körper bleibt in seinem Bewegungszustand, solange keine äußere Kraft auf ihn wirkt.

Weitere Alltagsbeispiele: - Tablette auf dem Tisch: bleibt liegen, bis man sie schiebt - Passagier im anfahrenden Bus: wird nach hinten gedrückt - Ketchupflasche schütteln: Ketchup „will" oben bleiben

Kerninhalt

1. Newtonsches Gesetz: Trägheitsprinzip

Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder gleichförmig-geradlinigen Bewegung, solange keine resultierende Kraft auf ihn wirkt.

Terminologie nach Dorn-Bader: „Trägheitsprinzip"

Ein Körper mit großer Masse ist träger — er ändert seinen Bewegungszustand schwerer.

2. Newtonsches Gesetz: Grundgleichung der Mechanik

Die Kraft, die nötig ist, um einen Körper zu beschleunigen, hängt von seiner Masse ab:

F = m · a
Größe Symbol Einheit
Kraft F Newton (N)
Masse m Kilogramm (kg)
Beschleunigung a m/s²

Beispiel: Ein Rollschuh (m = 2 kg) soll mit a = 3 m/s² beschleunigt werden. Welche Kraft wird benötigt?

F = 2 kg · 3 m/s² = 6 N

3. Newtonsches Gesetz: Wechselwirkungsprinzip (actio = reactio)

Kräfte treten immer paarweise auf: Wenn Körper A eine Kraft auf Körper B ausübt, wirkt eine gleich große, entgegengesetzte Kraft von B auf A.

Alltagsbeispiel: Wenn du gegen eine Wand drückst, drückt die Wand gleich stark zurück.

Achtung: Die beiden Kräfte wirken auf verschiedene Körper — sie heben sich deshalb nicht auf!

Aufgaben

Aufgabe 1 leicht

Ein Buch liegt auf dem Tisch. Begründe mithilfe des Trägheitsprinzips, warum das Buch liegen bleibt, wenn niemand daran zieht oder drückt.

Das Buch befindet sich im Ruhezustand. Nach dem Trägheitsprinzip (1. Newtonsches Gesetz) bleibt ein Körper in seinem Bewegungszustand, solange keine resultierende Kraft auf ihn wirkt. Da alle auf das Buch wirkenden Kräfte (Gewichtskraft nach unten, Normalkraft nach oben) sich gegenseitig aufheben, ist die resultierende Kraft gleich null — das Buch bleibt liegen.

Aufgabe 2 mittel

Ein Fußball (m = 0,43 kg) wird mit einer Beschleunigung von a = 120 m/s² getreten.

a) Berechne die Kraft, die der Fuß auf den Ball ausübt.

b) Welche Kraft wirkt nach dem Wechselwirkungsprinzip auf den Fuß?

**a)** Gegeben: m = 0,43 kg, a = 120 m/s² F = m · a = 0,43 kg · 120 m/s² = **51,6 N** **b)** Nach dem Wechselwirkungsprinzip (actio = reactio) wirkt eine gleich große, entgegengesetzte Kraft von **51,6 N** auf den Fuß — in Richtung Ball.

Aufgabe 3 schwer

Ein Auto (m = 1200 kg) beschleunigt von 0 auf 100 km/h in 8 Sekunden.

a) Berechne die Durchschnittsbeschleunigung in m/s².

b) Berechne die notwendige Durchschnittskraft.

c) Erkläre, warum Fahrgäste beim Anfahren in den Sitz gedrückt werden. Welches Newtonsche Gesetz beschreibt dieses Phänomen?

Lösungshinweis: Einheiten umrechnen: 100 km/h = 100/3,6 m/s ≈ 27,8 m/s

**a)** v₀ = 0 m/s, v = 100 km/h = 100/3,6 m/s ≈ 27,8 m/s, t = 8 s a = Δv / t = 27,8 m/s / 8 s ≈ **3,47 m/s²** **b)** F = m · a = 1200 kg · 3,47 m/s² ≈ **4164 N** **c)** Beim Anfahren beschleunigt das Auto, aber der Körper des Fahrgasts „will" aufgrund seiner Trägheit (1. Newtonsches Gesetz) zunächst in Ruhe bleiben. Der Sitz schiebt den Körper nach vorn — der Fahrgast spürt den Sitz als Druck im Rücken. Dieses Phänomen beschreibt das **Trägheitsprinzip** (1. Newtonsches Gesetz).

Quellen