Trägheit

Ein Sicherheitsgurt im Auto kann Leben retten. Doch warum ist das so? Und welche Rolle spielen dabei die physikalischen Begriffe Trägheit und Kraft?

Arbeitsmittel

Alltagsbeispiel

Du sitzt in einem Auto. Wenn das Auto nun losfährt, dann wirst du nach hinten, in den Sitz gedrückt. Deshalb musst du dich auch beim Stehen im Autobus, in der Straßenbahn oder in der U-Bahn anhalten.

Der Bus setzt sich in Bewegung.

Aber nicht nur beim Losfahren spürst du, wie du in den Sitz gedrückt wirst. Beim Abbremsen spürst du eine Kraft in Richtung der Bewegung des Autos. Was passiert, wenn auf eisglatter Fahrbahn ein Auto plötzlich bremsen muss? Es rutscht weiter.

Eine solche Kraft spürst du immer dann, wenn du in einem Fahrzeug sitzt, das beschleunigt oder abgebremst wird. Diese Kraft nennt man Trägheitskraft. Sie ist immer zur wirkenden Kraft entgegengesetzt gerichtet. Sehen wir uns das genauer an!

Der Bus bremst ab.

Es ist wichtig, Sicherheitsgurte und Airbags zu verwenden. Denn ohne sie besteht eine große Gefahr, dass man bei einem Unfall nach vorne fliegt und sich verletzt. Du siehst die Wirkung des Sicherheitsgurts in dieser Animation.

Holzbrett und Kugel

Das Holzbrett bewegt sich über den Boden. Die dunkle Stelle auf dem Holzbrett gibt an, wo die Kugel hingelegt wird. Klicke auf die Stelle, wo die Kugel durch die Trägheit vom Holzbrett herunterrollen wird!

Die Trägheit der Masse

Nehmen wir an, eine Kugel liegt ruhig auf dem Tisch! Was muss nun passieren, damit sich die Kugel in Bewegung setzt? Richtig! Man muss sie anstoßen. Und dazu wird eine Kraft benötigt.

Ein Körper bleibt so lange in Ruhe, solange keine Kraft auf ihn einwirkt.

Nehmen wir nun an, die ruhig auf dem Tisch liegende Kugel wird von links und von rechts mit gleich großer Kraft angestoßen! Was dann passiert, siehst du hier.

Zwei gleich große, aus gegenüberliegender Richtung einwirkende Kräfte heben sich gegenseitig auf.

Wenn auf einen ruhenden Körper mehrere Kräfte einwirken, die sich gegenseitig aufheben, dann bleibt der Körper in Ruhe.

Ein anderes Beispiel: Du stößt eine Kugel an. Sie rollt schnell los. Dann wird sie aber immer langsamer und bleibt schließlich stehen. Warum? Weil die Kugel durch die Reibung mit der Luft und mit dem Tisch abgebremst wird. Oder stell dir vor, du fährst mit dem Fahrrad auf einer ebenen Straße! Wenn du nicht tretest, bleibst du stehen, weil zwischen der Fahrbahn und den Reifen eine Reibungskraft wirkt und weil die Luft der Bewegung einen Widerstand entgegensetzt.

Gäbe es keine Reibung und keinen Luftwiderstand, dann würde die nur einmal angestoßene Kugel unendlich lang weiterrollen und dein Fahrrad würde sogar ohne zu treten bis in alle Ewigkeit mit gleichbleibender Geschwindigkeit weiterfahren.

Der Physiker Isaac Newton hat dies im Trägheitssatz so formuliert:

Ein Körper bleibt solange in seinem Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen Bewegung, solange keine Kraft auf ihn einwirkt.

Damit ein Körper eine ungleichförmige Bewegung ausführen kann, muss eine Kraft auf ihn einwirken. Wenn du aus dem Stillstand mit dem Fahrrad wegfahren willst, dann brauchst du Muskelkraft, mit der du in die Pedale trittst. Auch zum Abbremsen benötigst du Kraft, da du ja die Bremsen anziehen musst.

Merke dir:

Für jede Änderung des Bewegungszustands benötigt man Kraft.
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