Physik Mechanik: Kräfte, Energie und Bewegung für Klasse 7–10

# Physik Mechanik: Kräfte, Energie und Bewegung für Klasse 7–10 Mechanik ist das älteste und fundamentalste Gebiet der Physik. Die Gesetze, die Newton im 17. Jahrhundert formulierte, erklären alles von fallenden Äpfeln bis zu Satelliten im Orbit. Und sie sind logischer als die meisten Schüler denken. ## Newtons drei Gesetze ### 1. Trägheitsgesetz (Newton I) **Gesetz:** Ein Körper bleibt in Ruhe oder bewegt sich gleichförmig geradeaus, solange keine äußere Kraft auf ihn wirkt. **Alltagsbeispiel:** Warum Sie im Auto nach vorne fliegen, wenn der Fahrer bremst? Ihr Körper will seine Geschwindigkeit beibehalten (Trägheit). **Warum das wichtig ist:** Ohne Reibung und Luftwiderstand würde ein Ball, der einmal angestoßen wird, ewig weiterfliegen. ### 2. Grundgesetz der Dynamik (Newton II) **Gesetz:** F = m × a (Kraft = Masse × Beschleunigung) **Was das bedeutet:** Je größer die Kraft, desto stärker die Beschleunigung. Je größer die Masse, desto schwerer zu beschleunigen. **Alltagsbeispiel:** Einen vollen Einkaufswagen zu schieben erfordert mehr Kraft als einen leeren — weil mehr Masse = mehr Trägheit. **Einheiten:** - Kraft: Newton (N) — 1 N = 1 kg × 1 m/s² - Masse: Kilogramm (kg) - Beschleunigung: m/s² ### 3. Wechselwirkungsgesetz (Newton III) **Gesetz:** actio = reactio — zu jeder Kraft gibt es eine gleich große Gegenkraft in entgegengesetzter Richtung. **Alltagsbeispiel:** Wenn Sie gegen eine Wand drücken, drückt die Wand mit gleicher Kraft zurück. Wenn eine Rakete Gas nach unten ausstößt, wird die Rakete nach oben geschoben. ## Kräfte verstehen ### Was ist eine Kraft? Eine Kraft ist eine Einwirkung, die: - Einen Körper beschleunigt (schneller/langsamer macht) - Einen Körper verformt - Die Richtung der Bewegung ändert ### Wichtige Kräfte **Gewichtskraft:** F_G = m × g (g ≈ 9,81 m/s² auf der Erde) Ein 70-kg-Mensch wiegt: 70 × 9,81 ≈ 687 N **Reibungskraft:** Hängt von Oberfläche und Normalkraft ab F_R = μ × F_N (μ = Reibungskoeffizient) **Federkraft:** F = k × s (Hookesches Gesetz) Je weiter die Feder gedehnt wird, desto stärker zieht sie zurück. ### Kräfte zeichnen (Kraftpfeile) Kräfte sind Vektoren — sie haben Betrag UND Richtung. In Zeichnungen: - Pfeil zeigt die Richtung - Länge des Pfeils = Stärke der Kraft - Angriffspunkt = wo die Kraft wirkt ## Arbeit und Energie ### Mechanische Arbeit W = F × s × cos(α) (Kraft × Weg × Kosinus des Winkels) **Vereinfacht (Kraft parallel zum Weg):** W = F × s **Einheit:** Joule (J) — 1 J = 1 N × 1 m ### Energieformen **Kinetische Energie (Bewegungsenergie):** E_kin = ½ × m × v² **Potenzielle Energie (Lageenergie):** E_pot = m × g × h **Spannenergie (Feder):** E_spann = ½ × k × s² ### Energieerhaltungssatz Energie kann nicht vernichtet oder erzeugt werden — nur umgewandelt. **Beispiel Achterbahn:** Oben: viel E_pot, wenig E_kin Unten: wenig E_pot, viel E_kin Gesamt bleibt gleich (minus Reibungsverluste) ## Leistung P = W / t (Arbeit pro Zeit) **Einheit:** Watt (W) — 1 W = 1 J/s **Alltagsbeispiel:** Eine 100-W-Glühbirne wandelt 100 Joule pro Sekunde in Licht und Wärme um. ## Physik mit KI-Nachhilfe [Tutel](https://tutel.app) erklärt Physik mit Alltagsbeispielen: "Erkläre mir das Trägheitsgesetz mit einem Beispiel aus dem Autofahren" "Berechne die kinetische Energie eines Autos (1500 kg) bei 50 km/h — und erkläre jeden Schritt" --- [Tutel](https://tutel.app) — Physik verstehen mit Alltagsbeispielen. [Kostenlos starten →](https://tutel.app/start)