In der Physik ist eine Kraft eine gerichtete Wechselwirkung, die die Bewegung eines Körpers verändern oder ihn verformen kann. Eine Kraft kann:
Kraft ist eine vektorielle Grösse, sie besitzt also sowohl einen Betrag als auch eine Richtung.
Kräfte sind fundamentale Grössen in der Mechanik und der gesamten Physik. Sie erklären Bewegungen, Wechselwirkungen und Verformungen in technischen und natürlichen Systemen. Ohne das Konzept der Kraft könnte man keine Maschinen berechnen, keine Himmelskörper beschreiben und keine physikalischen Effekte wie Reibung oder Federwirkung verstehen.
Die grundlegende Gleichung für die Kraft lautet nach dem 2. Newtonschen Gesetz:
$\boxed{F = m \cdot a}$
Hierbei ist:
Die Einheit der Kraft im internationalen Einheitensystem (SI) ist das Newton (N):
$\boxed{1\,\text{N} = 1\,\text{kg} \cdot \text{m/s}^2}$
Die Gewichtskraft ist die Kraft, mit der ein Körper aufgrund der Erdanziehung nach unten gezogen wird:
$\boxed{F_G = m \cdot g}$
Beispiel: Ein Körper mit 2 kg Masse erfährt eine Gewichtskraft von:
$\boxed{F_G = 2\,\text{kg} \cdot 9.81\,\text{m/s}^2 = 19.62\,\text{N}}$
Die Reibungskraft wirkt einer Bewegung entgegen, wenn zwei Oberflächen aufeinander gleiten:
$\boxed{F_R = \mu \cdot F_N}$
Beispiel: Ein Holzwürfel gleitet über einen Tisch. Die Reibungskraft hängt vom Material und der Normalkraft ab.
Die Normalkraft wirkt senkrecht zur Kontaktfläche und balanciert die Gewichtskraft aus, wenn ein Körper auf einer Unterlage liegt. Beispiel: Ein Buch liegt auf einem Tisch, der Tisch übt eine Normalkraft nach oben aus, die der Gewichtskraft des Buches entgegenwirkt.
Die Federkraft wirkt entgegen der Dehnung oder Stauchung einer Feder:
$\boxed{F = -k \cdot x}$
Hierbei ist k die Federkonstante und x die Auslenkung. Das Minuszeichen zeigt, dass die Kraft immer zur Ruhelage zurückwirkt.
Diese Kraft wirkt bei einer Kreisbewegung zum Mittelpunkt des Kreises hin:
$\boxed{F_Z = \dfrac{m \cdot v^2}{r}}$
Beispiel: Ein Auto fährt mit konstanter Geschwindigkeit in einer Kurve - die Zentripetalkraft hält es auf der Kreisbahn.