Bei einem Autorennen ergeben sich Beschleunigungen von bis zu 10g. Berechne die Kraft, die dabei auf einen 80 kg schweren Mann wirkt.

Question

Bei einem Autorennen ergeben sich Beschleunigungen von bis zu 10g. Berechne die Kraft, die dabei auf einen 80 kg schweren Mann wirkt.

Antwort

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Unterschied zwischen Masse und Gewicht/Gewichtskraft

Wie viele Minuten pro Minutenquadrat entsprechen 1 Meter pro Quadratsekunde (m/s²)?

Wie groß ist die Beschleunigung, wenn ein Auto von 0 auf 3 m/s in 4 Sekunden beschleunigt?

Welches ist das alte physikalische Kraftmaß?

Wie berechnet man die Kraft, mit der Wind bestimmter Geschwindigkeit auf eine Fläche wirkt?

Was ist das spezifische Gewicht?

Wie lauten die Newtonschen Gesetze?

Sind Lichtteilchen masselos?

Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Energieerhaltungssatz und der Gleichung E=mc²?

Was ist der Unterschied zwischen schwerer Masse und träger Masse oder sind das nur zwei verschiedene Eigenschaften der Masse?

Accepted Answer

Um die Kraft zu berechnen, die auf einen 80 kg schweren Mann bei einer Beschleunigung von 10 m/s² (10a) wirkt, kannst du das zweite Newtonsche Gesetz verwenden: \[ F = m \cdot a \] Dabei ist: - \( F \) die Kraft in Newton (N), - \( m \) die Masse in Kilogramm (kg), - \( a \) die Beschleunigung in Meter pro Sekunde zum Quadrat (m/s²). Setze die gegebenen Werte ein: \[ F = 80 \, \text{kg} \cdot 10 \, \text{m/s}^2 \] \[ F = 800 \, \text{N} \] Die Kraft, die auf den 80 kg schweren Mann wirkt, beträgt also 800 Newton.

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Masse und Gewicht sind zwei verschiedene physikalische Konzepte, die oft verwechselt werden. 1. **Masse**: Die Masse ist ein Maß für die Menge an Materie in einem Objekt. Sie wird in Kilog... [mehr]

Accepted Answer

Masse und Gewicht sind zwei verschiedene physikalische Konzepte, die oft verwechselt werden. 1. **Masse**: Die Masse ist ein Maß für die Menge an Materie in einem Objekt. Sie wird in Kilogramm (kg) gemessen und bleibt konstant, unabhängig von der Position des Objekts im Universum. Die Masse beeinflusst, wie viel Trägheit ein Objekt hat, also wie schwer es ist, seine Bewegung zu ändern. 2. **Gewicht/Gewichtskraft**: Das Gewicht ist die Kraft, die auf ein Objekt aufgrund der Schwerkraft wirkt. Es wird in Newton (N) gemessen und hängt von der Masse des Objekts und der Stärke des Gravitationsfeldes ab, in dem es sich befindet. Die Gewichtskraft kann mit der Formel \( F = m \cdot g \) berechnet werden, wobei \( F \) die Gewichtskraft, \( m \) die Masse und \( g \) die Erdbeschleunigung (ca. 9,81 m/s² auf der Erde) ist. Zusammengefasst: Die Masse ist eine Eigenschaft des Objekts selbst, während das Gewicht die Kraft ist, die auf das Objekt aufgrund der Schwerkraft wirkt.

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1 Meter pro Quadratsekunde (m/s²) ist eine Einheit der Beschleunigung. Die gesuchte Umrechnung ist in die Einheit „Meter pro Minutenquadrat“ (m/min²). **Umrechnung:** 1 Sekunde... [mehr]

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1 Meter pro Quadratsekunde (m/s²) ist eine Einheit der Beschleunigung. Die gesuchte Umrechnung ist in die Einheit „Meter pro Minutenquadrat“ (m/min²). **Umrechnung:** 1 Sekunde = 1/60 Minute 1 Quadratsekunde = (1/60)² Minuten² = 1/3600 Minuten² Daher gilt: 1 m/s² = 1 Meter pro (Sekunde)² = 1 Meter pro (1/60 Minute)² = 1 Meter pro (1/3600 Minuten²) = 3600 Meter pro Minutenquadrat (m/min²) **Antwort:** 1 m/s² entspricht **3600 Meter pro Minutenquadrat (m/min²)**.

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Die Beschleunigung \( a \) berechnest du mit der Formel: \[ a = \frac{\Delta v}{\Delta t} \] Dabei ist \(\Delta v = 3\,\text{m/s} - 0\,\text{m/s} = 3\,\text{m/s}\) \(\Delta t = 4\,\text{s}\) Al... [mehr]

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Die Beschleunigung \( a \) berechnest du mit der Formel: \[ a = \frac{\Delta v}{\Delta t} \] Dabei ist \(\Delta v = 3\,\text{m/s} - 0\,\text{m/s} = 3\,\text{m/s}\) \(\Delta t = 4\,\text{s}\) Also: \[ a = \frac{3\,\text{m/s}}{4\,\text{s}} = 0{,}75\,\text{m/s}^2 \] Die Beschleunigung beträgt also **0,75 m/s²**.

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Das alte physikalische Kraftmaß ist das **Pond (abgekürzt: p)**. Ein Pond entspricht der Kraft, die benötigt wird, um eine Masse von 1 Kilogramm unter Normalbedingungen (Erdbeschleunig... [mehr]

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Das alte physikalische Kraftmaß ist das **Pond (abgekürzt: p)**. Ein Pond entspricht der Kraft, die benötigt wird, um eine Masse von 1 Kilogramm unter Normalbedingungen (Erdbeschleunigung \( g = 9{,}80665\,\text{m/s}^2 \)) zu beschleunigen. **1 Pond (p) = 1 Kilogramm × 9,80665 m/s² = 9,80665 Newton (N)** Heute wird im internationalen Einheitensystem (SI) ausschließlich das Newton (N) als Kraftmaß verwendet. Das Pond ist veraltet und wird nur noch selten verwendet.

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Die Kraft, die ein Wind mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf eine Fläche (z. B. eine Person oder ein Objekt) ausübt, berechnet man mit folgender Formel: **F = 0,5 × ρ ×... [mehr]

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Die Kraft, die ein Wind mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf eine Fläche (z. B. eine Person oder ein Objekt) ausübt, berechnet man mit folgender Formel: **F = 0,5 × ρ × A × v²** Dabei gilt: - **F** = Kraft des Windes (in Newton, N) - **ρ** = Dichte der Luft (in kg/m³, typischer Wert bei 20 °C: ca. 1,2 kg/m³) - **A** = angeströmte Fläche (in m²) - **v** = Windgeschwindigkeit (in m/s) **Beispiel:** Angenommen, eine Person mit einer angeströmten Fläche von 0,5 m² steht im Wind mit 10 m/s: F = 0,5 × 1,2 kg/m³ × 0,5 m² × (10 m/s)² F = 0,5 × 1,2 × 0,5 × 100 F = 0,5 × 1,2 × 50 F = 0,5 × 60 F = 30 N **Hinweis:** Die tatsächliche Kraft kann je nach Körperhaltung, Kleidung und Windrichtung variieren. Die Formel gilt für eine senkrecht angeströmte, ebene Fläche. Weitere Infos findest du z. B. bei [Wikipedia: Winddruck](https://de.wikipedia.org/wiki/Winddruck).

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Das spezifische Gewicht ist eine physikalische Größe, die angibt, wie viel Gewicht (also die Gewichtskraft) ein bestimmtes Volumen eines Stoffes hat. Es wird meist mit dem griechischen Buch... [mehr]

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Das spezifische Gewicht ist eine physikalische Größe, die angibt, wie viel Gewicht (also die Gewichtskraft) ein bestimmtes Volumen eines Stoffes hat. Es wird meist mit dem griechischen Buchstaben γ (Gamma) bezeichnet. Formel: γ = Gewichtskraft / Volumen Im SI-System wird das spezifische Gewicht in Newton pro Kubikmeter (N/m³) angegeben. Unterschied zur Dichte: - Die Dichte (ρ) gibt die Masse pro Volumen an (kg/m³). - Das spezifische Gewicht gibt die Gewichtskraft pro Volumen an (N/m³). Beispiel: Wasser hat bei 4 °C eine Dichte von etwa 1000 kg/m³. Das spezifische Gewicht von Wasser beträgt dann: γ = ρ × g = 1000 kg/m³ × 9,81 m/s² = 9810 N/m³ Das spezifische Gewicht ist also besonders wichtig, wenn es um Kräfte (z. B. in der Statik oder Hydraulik) geht.

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Die drei Newtonschen Gesetze (auch Newtonsche Axiome genannt) lauten: 1. **Trägheitsgesetz (1. Newtonsches Gesetz):** Ein Körper bleibt in Ruhe oder in gleichförmiger geradliniger... [mehr]

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Die drei Newtonschen Gesetze (auch Newtonsche Axiome genannt) lauten: 1. **Trägheitsgesetz (1. Newtonsches Gesetz):** Ein Körper bleibt in Ruhe oder in gleichförmiger geradliniger Bewegung, solange keine Kraft auf ihn einwirkt. 2. **Aktionsprinzip (2. Newtonsches Gesetz):** Die Änderung der Bewegung (Beschleunigung) eines Körpers ist proportional zur einwirkenden Kraft und erfolgt in deren Richtung. Mathematisch: **F = m · a** (Kraft = Masse × Beschleunigung) 3. **Reaktionsprinzip (3. Newtonsches Gesetz):** Übt ein Körper A auf einen Körper B eine Kraft aus, so übt Körper B auf Körper A eine gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Kraft aus. (Actio = Reactio) Weitere Informationen findest du z.B. bei [Wikipedia – Newtonsche Gesetze](https://de.wikipedia.org/wiki/Newtonsche_Gesetze).

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Ja, Lichtteilchen – auch Photonen genannt – sind masselos. Sie besitzen keine Ruhemasse, bewegen sich aber immer mit Lichtgeschwindigkeit (im Vakuum etwa 299.792.458 Meter pro Sekunde). Tr... [mehr]

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Ja, Lichtteilchen – auch Photonen genannt – sind masselos. Sie besitzen keine Ruhemasse, bewegen sich aber immer mit Lichtgeschwindigkeit (im Vakuum etwa 299.792.458 Meter pro Sekunde). Trotzdem tragen sie Energie und Impuls, was sie beispielsweise in der Lage versetzt, Druck auf Oberflächen auszuüben (Strahlungsdruck).

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Der Energieerhaltungssatz besagt, dass Energie in einem abgeschlossenen System weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden kann. Die Gesamtenergie bleib... [mehr]

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Der Energieerhaltungssatz besagt, dass Energie in einem abgeschlossenen System weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden kann. Die Gesamtenergie bleibt also konstant. Die berühmte Gleichung \( E = m \cdot c^2 \) von Albert Einstein aus der speziellen Relativitätstheorie zeigt, dass Masse eine Form von Energie ist. Sie besagt, dass eine Masse \( m \) einer Energie \( E \) entspricht, wobei \( c \) die Lichtgeschwindigkeit ist. **Zusammenhang:** Die Gleichung \( E = m \cdot c^2 \) erweitert den Energieerhaltungssatz: Nicht nur klassische Energieformen (wie Bewegungsenergie oder Wärme), sondern auch die Masse selbst trägt zur Gesamtenergie eines Systems bei. Das bedeutet, dass bei Prozessen, in denen Masse in Energie umgewandelt wird (z.B. Kernreaktionen), die Gesamtenergie (einschließlich der durch Masse repräsentierten Energie) erhalten bleibt. **Kurz gesagt:** Der Energieerhaltungssatz gilt auch unter Einbeziehung der Masse als Energieform gemäß \( E = m \cdot c^2 \). Die Gleichung liefert also die Grundlage dafür, Masse als Energie zu betrachten und in die Bilanz der Energieerhaltung einzubeziehen.

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Schwere Masse und träge Masse sind zwei verschiedene Eigenschaften der Masse, die aber nach heutigem physikalischem Verständnis denselben Zahlenwert haben. **Träge Masse** beschreibt,... [mehr]

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Schwere Masse und träge Masse sind zwei verschiedene Eigenschaften der Masse, die aber nach heutigem physikalischem Verständnis denselben Zahlenwert haben. **Träge Masse** beschreibt, wie stark sich ein Körper einer Beschleunigung widersetzt, wenn eine Kraft auf ihn wirkt (nach dem 2. Newtonschen Gesetz: \( F = m_{träg} \cdot a \)). Sie ist also ein Maß für die "Trägheit" eines Körpers. **Schwere Masse** beschreibt, wie stark ein Körper von einem Gravitationsfeld angezogen wird (nach dem Gravitationsgesetz: \( F = m_{schwer} \cdot g \)). Sie ist also ein Maß dafür, wie "schwer" ein Körper im Gravitationsfeld ist. **Unterschied:** Theoretisch könnten diese beiden Massen unterschiedlich sein, da sie aus verschiedenen physikalischen Zusammenhängen stammen. Experimente zeigen jedoch, dass sie mit extrem hoher Genauigkeit gleich sind. Dies wird als das **Äquivalenzprinzip** bezeichnet und ist eine der Grundlagen der Allgemeinen Relativitätstheorie. **Fazit:** Es handelt sich um zwei verschiedene Eigenschaften der Masse, die aber in der Natur (nach aktuellem Wissen) immer denselben Wert haben.