Trägheitskraft
Physik
Kurzdefinition
Eine scheinbare Kraft, die sich einer Änderung des Bewegungszustandes widersetzt: die Trägheitskraft gilt im Sinne der drei Newtonschen Axiome nicht als echte eigenständige Kraft. Sie wird in die Formeln nicht eingesetzt.
Was ist ein einfaches Alltagsbeispiel?
Ein Boot treibt langsam auf eine Ufermauer zu. Selbst bei kleinen Booten muss man sehr stark dagegen drücken, um die Bewegung zu stoppen. Die Kraft, die scheinbar vom Boot ausgeht und sich der Geschwindigkeitsänderung entgegenstellt ist die Trägheitskraft.
Wie behandelt die Physik die Trägheitskraft?
- Hier ist die maßgebliche Formel: F = m·a
- Der Term m·a gibt den Betrag der Trägheitskraft an.
- Er ist immer gleich der Summe aller äußeren Kräfte F.
- Lies mehr dazu unter zweites Newtonsches Axiom ↗
Wie behandelt die Technische Mechanik die Trägheitskraft?
- Dort verwendet man das Konzept eines dynamischen Gleichgewichtes.
- Die Trägheitskraft wird als eigenständige Kraft in Gleichungen eingesetzt.
- Die Summe aller Kräfte ist für ruhende, gleichförmig bewegte und beschleunigte Körper dann immer 0.
- Dazu rechnet man die Trägheitskraft als negativen Wert der Summe aller äußeren Kräfte.
- Lies mehr dazu unter dynamisches Gleichgewicht (Technische Mechanik) ↗
Welche Bedeutung hat die Trägheitskraft für Masse?
Masse ist physikalisch darüber definiert, dass sie sich immer einer Änderung ihrer Geschwindigkeit widersetzt. Man braucht immer Kraft, um eine Masse, also etwas "mit Kilogramm" schneller oder langsamer zu machen oder seine Bewegungsrichtung zu ändern. Das heißt: alles, was sich mit einer Kraft einer Änderung seiner Bewegungszustandes widersetzt, muss Masse haben oder ist Masse. Diese Widerstandskraft ist die Trägheitskraft. Daraus folgt dann auch, dass für eine Änderung der Geschwindigkeit eines Körpers mit Masse Arbeit nötig ist, denn man muss die Kraft über eine gewisse Wegstrecke ausüben. Und Kraft mal Weg ist Arbeit. Interessant ist die Frage, ob auch der Umkehrschluss gilt: was einer Geschwindigkeitsänderung keinen Widerstand entgegensetzt und damit auch keine Arbeit benötigt kann keine Masse haben. Gibt es solche Dinge? Ja, das klassische Beispiel dafür ist das Photon, auch Lichtteilchen genannt. Photonen haben gewisse Eigenschaften von Teilchen. Aber wenn zum Beispiel ein Photon einen Glaskörper verlässt und in Luft eintritt, dann erhöht es seine Geschwindigkeit ohne Zeitverzug um viele Zehntausende Kilometer pro Sekunde. Das Photon übt dabei keine Widerstands- oder Trägheitskraft aus, die Geschwindigkeitsänderung erfolgt sofort, man sagt auch instantan. Auch sind dafür weder Arbeit oder Energie nötig. So gesehen hätte ein Photon auch keine Masse. Dennoch hat auch ein Photon Eigenschaften, die man mit Masse verbindet. Um diese Doppeldeutigkeit zu umgehen, sagt man oft korrekt einschränkend, dass ein Photon zumindest keine träge Masse hat. Lies mehr zu dieser schwierigen Frage im Artikel zur Photonenmasse ↗