PhysProf - Drittes Newtonsches Axiom - Wechselwirkungsprinzip

Fachthema: 3. Newtonsches Gesetz

PhysProf - Mechanik - Ein Programm zur Visualisierung physikalischer Sachverhalte mittels Simulationen und 2D-Animationen für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Lehrer und alle die sich für Physik interessieren. Es eignet sich unter anderem als Unterstützung beim Lernen physikalischer Zusammenhänge und zur Analyse relevanter Sachverhalte.

Online-Hilfe für das Modul
zur Analyse und Darstellung relevanter Sachverhalte zum Dritten Newtonschen Gesetz.

Dieses Unterprogramm ermöglicht die Durchführung der Steuerung entsprechender Abläufe zur Echtzeit und bietet die Möglichkeit, die Einflüsse wichtiger Größen interaktiv zu untersuchen.

Es unterstützt dabei ein tiefergehendes Verständnis zu diesem Themengebiet zu erlangen und kann zum Lösen vieler diesbezüglich relevanter Aufgaben eingesetzt werden.

 

Themen und Stichworte zu diesem Modul: Drittes Newtonsches Gesetz - 3. Newtonsches Gesetz - Newtonsches Axiom - 3. Newtonsches Axiom - Wechselwirkungsgesetz - Trägheitsprinzip - Kräftegleichgewicht - Kraftwirkungsprinzip - Wechselwirkungsprinzip - Aktionskraft - Reaktionskraft - Actio - Reactio - Ursache - Wirkung - Gesetze - Was - Wie - Weshalb - Was ist - Warum - Bedeutung - Was bedeutet - Erklärung - Einfach erklärt - Abituraufgaben - Abiturvorbereitung - Abitur - Abi - Leistungskurs - LK - Klassenarbeit - Klassenarbeiten - Anwendungsaufgaben - Einführung - Beschreibung - Kraft - Mechanische Kraft - Physikalische Kraft - Mechanische Kräfte - Physikalische Kräfte - Inertialsystem - Bezugssystem - Begriff - Begriffe - Herleitung - Beweis - Actio reactio - Masse - Formel - Beschleunigung - Bild - Rechner - Grafik - Simulation - Berechnung - Darstellen - Grafische Darstellung

    

Modul Drittes Newtonsches Gesetz

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Das Programmmodul [Mechanik II] - [Drittes Newtonsches Gesetz] bietet die Möglichkeit, das Prinzip des Dritten Newtonschen Gesetzes (mittels des Fahrbahnversuchs) zu analysieren.
 

Drittes Newtonsches Gesetz - Abbildung 1
 

Drittes Newtonsches Gesetz - Abbildung 2

 
Nachfolgend sind die Newtonschen Axiome aufgeführt. Sie lauten:
 

1. Newtonsches Axion - Trägheitsprinzip:

Ein Körper beharrt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmig geradlinigen Bewegung, solange keine äußeren Einflüsse auf ihn wirken. Die vektorielle Geschwindigkeit eines sich kräftefrei bewegenden Körpers ist also (in Betrag und Richtung) konstant.
 

2. Newtonsches Axiom - Kraftwirkungsprinzip: (Aktionsprinzip, "Grundgesetz der Mechanik")

Wirkt eine Kraft F auf einen frei beweglichen Körper mit der Masse m, so wird der Körper beschleunigt. Die Beschleunigung ist der Kraft proportional und hat deren Richtung:

F = m·a

F: Kraft [N]

m: Masse [kg]

a: Beschleunigung [m/s²]
 

3. Newtonsches Axiom (3. Newtonsches Gesetz oder Wechselwirkungsgesetz) - Wechselwirkungsprinzip: (actio = reactio)

Übt ein Körper A auf einen Körper B eine Kraft aus (actio, Aktionskraft), so übt B auf A eine gleich große aber entgegengesetzte Kraft aus, welche als Gegenkraft (reactio, Reaktionskraft) bezeichnet wird.

Kräfte (physikalische Kräfte wie z.B. mechanische Kräfte), welche zwischen Teilen des gleichen Körpers agieren, werden als "interne Kräfte" bezeichnet. Wird ein Körper als Ganzes bewegt, so wird seine Beschleunigung nur durch eine externe Kraft festgestellt (intern wirksame Kräfte werden durch das Zweite Newtonsche Gesetz ausgeschlossen, da ihre geometrische Summe stets null ist).
 

Programmbedienung

 
Eine vom Programm ausgeführte Animation illustriert die Zusammenhänge, welche beim Dritten Newtonschen Gesetz (Wechselwirkungsgesetz), dem Wechselwirkungsprinzip, Gültigkeit besitzen. Hierbei wirkt auf einen Körper die Gravitationskraft m·g.

Alle Körper sind durch ein gewichtsloses, nicht dehnbares Seil miteinander verbunden, welches über eine Rolle geführt wird. Dabei wird es ermöglicht, die Bewegung des Systems mit verschiedenen Beschleunigungen zu animieren, wobei die Massen m₁, m₂ und m der beteiligten Körper durch die Benutzung der dafür vorgesehenen Rollbalken zu verändern sind.

Das Programm ermittelt die zwischen den Körpern wirkenden Kräfte F₁₂ und F₂₁, sowie die auftretende Beschleunigung a und den von den Körpern bis zum Ende der Ausführung der Simulation durchlaufenen Weg s. Zudem werden die Werte für die wirkenden Kräfte F_A und F_B ausgegeben, welche stets gleich groß sind.

Bedienen Sie die Schaltfläche Start, so wird die Animation gestartet. Achten Sie zudem insbesondere auf die zwischen den Körpern wirkenden Kräfte F₁₂ und F₂₁. Diese sind im Betrag gleich, jedoch gegenseitig wirksam. In den Anfangszustand versetzen Sie die Darstellung wieder, indem Sie die Schaltfläche Urzustand bedienen.
 

 Physikalische Kräfte - Mechansiche Kräfte - Inertialsystem

 
Es existieren vier physikalische Kräfte. Dies sind die Gravitation, der Elektromagnetismus, die schwache Wechselwirkung für Radioaktivität und die starke Wechselwirkung, die die Materie zusammenhält. Als mechansiche Kräfte sind unter anderem die Gewichtskraft, die Gravitationskraft, die Reibungskraft und die Federkraft zu nennen.
 
Bezugssystem: Inertialsysteme sind Bezugssysteme, in denen die Newtonschen Axiome sowie das Trägheitsgesetz Gültigkeit besitzen. Dies bedeutet, dass auf Körper, die darin ruhen, oder sich darin gleichförmig fortbewegen keine Kräfte wirken dürfen und auf Körper, die beschleunigt werden, muss eine Kraft gemäß F = m·a wirken. In einem Inertialsystem dürfen keine Scheinkräfte auftreten. Ruht ein Bezugssystem, oder bewegt es sich gleichförmig (unbeschleunigt), so sind diese Bedingungen erfüllt.
 

Drittes Newtonsches Gesetz - Abbildung 3


Drittes Newtonsches Gesetz - Abbildung 4
 

 
Mit Hilfe dieses Programms lassen sich unter anderem Grafiken für Arbeitsblätter zur nichtkommerziellen Nutzung für Unterrichtszwecke erstellen. Beachten Sie hierbei jedoch, dass jede Art gewerblicher Nutzung dieser Grafiken und Texte untersagt ist und dass Sie zur Verfielfältigung hiermit erstellter Arbeitsblätter und Unterrichtsmaterialien eine schriftliche Genehmigung des Autors (unseres Unternehmens) benötigen.

Diese kann von einem registrierten Kunden, der im Besitz einer gültigen Softwarelizenz für das entsprechende Programm ist, bei Bedarf unter der ausdrücklichen Schilderung des beabsichtigten Verfielfältigungszwecks sowie der Angabe der Anzahl zu verfielfältigender Exemplare für das entsprechende Arbeitsblatt unter der auf der Impressum-Seite dieses Angebots angegebenen Email-Adresse eingeholt werden. Es gelten unsere AGB.
 

  
Dieses Programm eignet sich neben seinem Einsatz als Berechnungs- bzw. Animationsprogramm zudem zum Lernen, zur Aneignung entsprechenden Fachwissens, zum Verstehen sowie zum Lösen verschiedener Aufgaben zum behandelten Fachthema. Durch seine einfache interaktive Handhabbarkeit bietet es die auch Möglichkeit der Durchführung unterschiedlicher Untersuchungen hierzu. Des Weiteren eignet es sich beim Üben dazu, um das Erlernte hinsichtlich praktizierter Übungen bzw. bearbeiteter Übungsaufgaben zu überprüfen und hierzu erworbenes Wissen festigen zu können.

Es kann sowohl zur Einführung in das entsprechende Fachthemengebiet, wie auch zur Erweiterung des bereits hierzu erlangten Fachwissens sowie als Unterstützung bei der Bearbeitung von Anwendungsaufgaben genutzt werden. Des Weiteren eignet es sich auch als Begleiter bei der Bearbeitung von Abituraufgaben sowie zur Vorbereitung auf Klassenarbeiten, zur Unterstützung bei der Abiturvorbereitung und zur Intensivierung des erforderlichen Wissens beim Abitur (Abi) im entsprechenden Leistungskurs (LK).

Mittels der anschaulichen Gestaltung und einfachen Bedienbarbarkeit einzelner Module dieser Software können Fragen zum entsprechenden Themengebiet, die mit den Worten Was ist?, Was sind?, Wie?, Wieviel?, Was bedeutet?, Weshalb?, Warum? beginnen beantwortet werden.

Eine Herleitung dient dazu, zu erklären, weshalb es zu einer Aussage kommt. Derartige Folgerungen sind unter anderem dazu nützlich, um zu verstehen, weshalb eine Formel bzw. Funktion Verwendung finden kann. Dieses Modul kann auch in diesem Fall hilfreich sein und ermöglicht es durch dessen Nutzung oftmals, einer entsprechenden Herleitung bzw. einem Beweis zu folgen, oder einen Begriff zum entsprechenden Fachthema zu erklären.

Bei Fragen deren Wörter Welche?, Welcher?, Welches?, Wodurch? bzw. Wie rechnet man? oder Wie berechnet man? sind, können zugrunde liegende Sachverhalte oftmals einfach erklärt und nachvollzogen werden. Auch liefert diese Applikation zu vielen fachthemenbezogenen Problemen eine Antwort und stellt eine diesbezüglich verständliche Beschreibung bzw. Erklärung bereit. 
  

Eine kleine Übersicht in Form von Bildern und kurzen Beschreibungen über einige zu den einzelnen Fachthemengebieten dieses Programms implementierte Unterprogramme finden Sie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Mechanik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Elektrotechnik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Optik - Kurzinfos zum Themengebiet Thermodynamik sowie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zu sonstigen Themengebieten.

 

 

Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Newtonsche Gesetze sowie unter Wikipedia - Actio und reactio zu finden.
 

 

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4-Takt-Ottomotor - Impulssatz - Gleichförmige und gleichförmig beschleunigte Bewegung - Bewegung und Geschwindigkeit - Geschwindigkeit und Beschleunigung - Wellen - Druck in Flüssigkeiten - Ideale Strömung - Kinetische und potentielle Energie - Brownsche Bewegung - Molekularbewegung - Harmonische Schwingungen - Kreisbahnbewegung - Auftrieb - Geneigte Ebene - Freier Fall - Waagerechter und schiefer Wurf - Pendel - Chaos-Doppelpendel - Gedämpfte mechanische Schwingung - Rolle und Flaschenzug - Balkenwaage - Hebelgesetz - Zweites Newtonsches Gesetz - Mechanische Arbeit - Hookesches Gesetz
 

 

Unterprogramm Drittes Newtonsches Gesetz
 

 

PhysProf 1.1 - Unterprogramm RLC-Kreis
 

MathProf 5.0 - Unterprogramm Kurven in Parameterform
 

SimPlot 1.0 - Grafik-  und Animationsprogramm für unterschiedlichste Anwendungszwecke

     

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