In diesem Artikel wird erklärt, was innere Kräfte und äußere Kräfte sind. Sie finden Definitionen von inneren Kräften und äußeren Kräften sowie Beispiele für beide Arten von Kräften. Schließlich werden Sie die Unterschiede zwischen äußeren und inneren Kräften erkennen können.
Was sind innere Kräfte?
Unter inneren Kräften versteht man die Kräfte, die verschiedene Teilchen eines Körpers oder Teile eines Systems aufeinander ausüben. Mit anderen Worten: Die inneren Kräfte eines Systems sind diejenigen, die innerhalb des Systems wirken.
Aufgrund des dritten Newtonschen Gesetzes, auch Wirkungs-Reaktions-Prinzip genannt, sind innere Kräfte paarweise gleich und entgegengesetzt. Daher ist im Allgemeinen die Summe aller Schnittgrößen in einem System gleich Null.
Aus diesem Grund werden Schnittgrößen im Freikörperdiagramm in der Regel nicht dargestellt, da zwei Kräfte dargestellt würden, die sich gegenseitig aufheben.
In einigen Physikbüchern werden innere Kräfte auch als gegenseitige Kräfte bezeichnet, was jedoch sehr selten vorkommt.
Was sind äußere Kräfte?
Äußere Kräfte sind Kräfte, die von anderen Systemen auf den untersuchten Körper oder das untersuchte System ausgeübt werden. Mit anderen Worten: Die externen Kräfte eines Systems sind diejenigen, die außerhalb dieses Systems wirken.
Analog zu den inneren Kräften sind die von zwei verschiedenen Systemen ausgeübten äußeren Kräfte gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet.
Im Gegensatz zu inneren Kräften müssen alle äußeren Kräfte im Freikörperdiagramm dargestellt werden.
Wenn außerdem die Summe aller äußeren Kräfte Null ist, befindet sich der Körper oder das System im translatorischen Gleichgewicht .
In der Physik gibt es zwei Arten äußerer Kräfte:
- Aktive äußere Kräfte : jene Kräfte, die die Bewegung des Körpers oder Systems fördern. Beispielsweise versucht die Schwerkraft der Erde, Körper in Richtung der Mitte des Planeten zu ziehen.
- Reaktive äußere Kräfte : Kräfte, die als Reaktion auf eine andere Kraft erzeugt werden. Beispielsweise wirkt die Normalkraft der Schwerkraft entgegen und hält einen Körper am Boden.
Beispiele für innere Kräfte und äußere Kräfte
Sobald wir die Definition von inneren Kräften und äußeren Kräften kennengelernt haben, werden wir Beispiele für beide Arten von Kräften sehen, um ihre Bedeutung besser zu verstehen. Genauer gesagt werden wir einen realen Fall sehen, in dem je nachdem, was wir als Studiensystem betrachten, dieselbe Kraft als intern oder extern betrachtet werden kann.
Nehmen wir als Beispiel eine Person, die einen Gegenstand hält, ändern sich die äußeren und inneren Kräfte je nach dem System, das wir untersuchen möchten.
Wenn wir das System aus Person und Objekt analysieren wollen, sind die äußeren Kräfte das Gewicht der Person (P 1 ), das Gewicht des Objekts (P 2 ) und die vom Objekt ausgeübte Normalkraft (N 1 ). . Boden auf die Person, die den beiden vorherigen Kräften entgegenwirkt. In diesem Fall ist die Kraft, die die Person ausübt, um das Objekt zu halten, eine innere Kraft, da es sich um eine Wechselwirkung zwischen zwei Teilen desselben Systems handelt und daher nicht dargestellt werden sollte.
Wenn wir hingegen nur das Objekt als System wählen, sind die äußeren Kräfte die Gewichtskraft des Objekts (P 2 ) und die Kraft, die die Person aufbringen muss, um das Objekt zu halten (N 2 ). Da in diesem Fall die Person nicht Teil des Systems ist, ist die auf das Objekt ausgeübte Kraft von außen und muss daher gezogen werden.
Unterschied zwischen inneren Kräften und äußeren Kräften
Um die Erklärung abzuschließen und die Konzepte zu verdeutlichen, werden wir im Folgenden die Unterschiede zwischen einer inneren Kraft und einer äußeren Kraft hervorheben.
Der Unterschied zwischen inneren Kräften und äußeren Kräften besteht darin, ob sie in das Studiensystem einbezogen werden oder nicht. Interne Kräfte treten zwischen Teilen oder Partikeln in einem System auf, während externe Kräfte von Agenten außerhalb des Systems ausgeübt werden.
Darüber hinaus sollten innere Kräfte nicht in Freikörperdiagrammen dargestellt werden, während alle äußeren Kräfte grafisch dargestellt werden sollten.
Beachten Sie abschließend, dass dieselbe Kraft je nach gewähltem System als systemintern oder systemextern angesehen werden kann, wie wir im obigen Beispiel gesehen haben.