In diesem Artikel wird erklärt, was die Kraftformel ist und wie man mit ihrer Formel eine Kraft berechnet. Zusätzlich finden Sie Schritt für Schritt gelöste Übungen zur Kraftformel.
Wie lautet die Formel für Stärke?
Die Kraftformel ist F=m·a, also ist die Kraftformel die Masse des Körpers multipliziert mit der Beschleunigung des Körpers. Mit anderen Worten: Um die auf einen Körper oder Gegenstand ausgeübte Kraft zu berechnen, muss die Masse des Körpers mit seiner Beschleunigung multipliziert werden.
Im Internationalen Einheitensystem werden Kräfte in Newton gemessen. Und ein Newton entspricht einem Kilo multipliziert mit einem Meter geteilt durch eine Sekunde zum Quadrat:
Um den Wert einer Kraft mit der Formel zu berechnen, muss daher die Masse des Objekts in Kilogramm multipliziert werden und die Beschleunigung muss in Metern geteilt durch das Quadrat einer Sekunde angegeben werden. Das heißt, Masse und Beschleunigung müssen in internationalen Systemeinheiten ausgedrückt werden.
Die Kraftformel ergibt sich aus dem zweiten Newtonschen Gesetz, auch Grundprinzip der Dynamik genannt.
Beispiel für eine Kraftformel
Nachdem wir nun die mathematische Formel einer Kraft kennen, lösen wir ein Beispiel, um vollständig zu verstehen, wie eine Kraft mit der Formel berechnet wird.
- Ein 4 kg schwerer Rollstuhl steht auf einer ebenen, glatten Oberfläche. Plötzlich wird der Stuhl geschoben und erhält eine lineare Beschleunigung von 6 m/s 2 . Berechnen Sie unter Vernachlässigung der Reibung die auf das Fleisch ausgeübte Kraft.
Die Problemstellung liefert uns bereits die im Internationalen Einheitensystem ausgedrückten Daten, sodass wir die Formel direkt anwenden können, um die Intensität der Kraft zu ermitteln:
Nun setzen wir die Werte der Masse des Fleisches und seiner Beschleunigung in die Formel ein und berechnen die Kraft:
Gelöste Übungen zur Kraftformel
Übung 1
Auf einer ebenen Fläche balancieren wir einen 11 kg schweren Gegenstand. Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird eine Kraft auf ihn ausgeübt, so dass er eine Beschleunigung von 3 m/s 2 hat. Berechnen Sie den Wert der ausgeübten Kraft (ohne Berücksichtigung der Reibung).
Um den Wert der auf den Körper ausgeübten Kraft zu erhalten, müssen wir die allgemeine Kraftformel verwenden:
Also setzen wir die Übungsdaten in die Formel ein und berechnen ihren Wert:
Übung 2
Welche Beschleunigung wird der Körper haben, wenn eine Kraft von 250 N auf einen 15 kg schweren Körper ausgeübt wird?
Um dieses Problem zu lösen, müssen wir auch die Kraftformel verwenden.
In diesem Fall kennen wir den Wert der ausgeübten Kraft und die Masse des Körpers. Daher müssen wir die Beschleunigung aus der Formel isolieren, um ihren Wert zu ermitteln:
Wir setzen nun die Werte Kraft und Masse in den Ausdruck ein und bestimmen die vom Körper erlangte Beschleunigung.
Übung 3
Ein Auto fährt mit einer Geschwindigkeit von 40 km/h und der Fahrer des Autos sieht, dass sich vor ihm ein Unfall befindet. Angenommen, das Auto würde in 6 Sekunden zusammenstoßen und das Gewicht des Autos und des Fahrers beträgt 850 kg. Wie viel Kraft müssen die Bremsen aufbringen, um das Auto rechtzeitig zum Stehen zu bringen?
Zuerst rechnen wir die Geschwindigkeit des Autos in Einheiten des Internationalen Systems um, indem wir einen Umrechnungsfaktor festlegen:
Wir müssen nun die Beschleunigung berechnen, die das Auto haben muss, um rechtzeitig anzuhalten. Dazu verwenden wir die Beschleunigungsformel:
![a=\cfrac{v_f-v_i}{t_f-t_i}=\cfrac{0-11.11}{6-0}=-1.85 \ \cfrac{m}{s^2}[/ latex] Et une fois que l'on connaît la masse du système et l'accélération que doit prendre la voiture, on peut obtenir la force que doivent exercer les freins avec la formule de force : [latex]F=m\cdot a=850\cdot (-1,85)=-1572,5 \ N](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1694107fa6e366f66dc20fb7a15ef705_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Die resultierende Kraft hat ein negatives Vorzeichen, da sie in die entgegengesetzte Richtung zur Bewegung des Fahrzeugs ausgeübt werden muss, um es zu stoppen.
Formeln für andere Kräfte
In der Physik gibt es viele Arten von Kräften und einige von ihnen werden mit anderen Formeln berechnet. Nachfolgend finden Sie die Formeln für die wichtigsten Kräfte.
- Die Formel für die Gewichtskraft , also die Kraft, die die Erde auf einen Körper ausübt, ist das Produkt aus der Schwerkraft (g = 9,81 m/s 2 ) und der Masse des Körpers.
- Die Formel für die zwischen zwei Körpern erzeugte Gravitationskraft ist das Produkt der Gravitationskonstante (G=6,672·10 -11 N·m 2 /kg 2 ) durch die Massen der beiden Körper dividiert durch das Quadrat des Abstands zwischen den beiden Körper. Bodys.
- In der Reibungskraftformel wird der Reibungskoeffizient mit der Normalkraft multipliziert.
- Die Formel für die elastische Kraft (oder das Hookesche Gesetz) entspricht der charakteristischen Konstante der Feder multipliziert mit der Längenänderung, die diese Feder erfährt.
- Die Formel für die Zentripetalkraft , also die Kraft, die einen Körper durch eine Kurve drückt, ist die Masse des Körpers mal seiner Geschwindigkeit im Quadrat durch den Krümmungsradius.
- Die Formel für die elektrische Kraft , mit der sich zwei Ladungen gegenseitig anziehen oder abstoßen, ist gleich der Konstante des Coulombschen Gesetzes (9·10 9 N·m 2 /C 2 ), multipliziert mit den Werten der elektrischen Ladungen dividiert durch den Abstand zwischen ihnen kariert.
