Die Newton'schen Gesetze verstehen
Newton 3

Einführung in dieses Tutorial

• Kenntnisse, die Sie mitbringen sollten: Kinematik (d.h. Beschreibung von Bewegungen), Zusammenhang zwischen Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung, Vektoren
• Sie kennen das 1. und 2. Newton'sches Gesetz
• Wie Sie mit diesem Tutorial arbeiten sollen

3. Newton'sches Gesetz

Übt ein Körper 1 eine Kraft auf einen Körper 2 aus, dann übt Körper 2 eine gleich große entgegengesetzt gerichtete Kraft auf Körper 1 aus.

Actio = Reactio

Quiz zu Newton2/Newton3-Partnern:

Multiple Choice Frage 1: Fliege und LKW

Eine Fliege trifft auf die Windschutzscheibe eines Lastwagens.

Welche der folgenden Aussagen ist wahr?

• A Die Kraft, die der LKW auf die Fliege ausübt, ist gleich der Kraft, die die Fliege auf den LKW ausübt. Die Beschleunigung des LKW ist gleich der Beschleunigung der Fliege.
• B Die Kraft, die der LKW auf die Fliege ausübt, ist größer als die Kraft, die die Fliege auf den LKW ausübt. Die Beschleunigung der Fliege ist größer als die Beschleunigung des LKW.
• C Die Kraft, die der LKW auf die Fliege ausübt, ist gleich der Kraft, die die Fliege auf den LKW ausübt. Die Beschleunigung der Fliege ist größer als die Beschleunigung des LKW.

Schauen Sie sich das Video an, in dem die Frage vorgestellt wird.

Klicken Sie nun auf dem Link, der Ihrer gewählten Antwort entspricht. Er bringt Sie zu einem weiteren Video, in dem die Studenten Ihre Antwort diskutieren.

A Die Kraft, die der LKW auf die Fliege ausübt, ist gleich der Kraft, die die Fliege auf den LKW ausübt. Die Beschleunigung des LKW ist gleich der Beschleunigung der Fliege. Aufgabe1_A

B Die Kraft, die der LKW auf die Fliege ausübt, ist größer als die Kraft, die die Fliege auf den LKW ausübt. Die Beschleunigung der Fliege ist größer als die Beschleunigung des LKW. Aufgabe1_B

C Die Kraft, die der LKW auf die Fliege ausübt, ist gleich der Kraft, die die Fliege auf den LKW ausübt. Die Beschleunigung der Fliege ist größer als die Beschleunigung des LKW. Aufgabe1_C

Video zur Antwort1_A

Video zur Antwort1_B

Video zur Antwort1_C

Versuche mit Zusammenstößen von Wagen auf einer Schiene

In diesem Videos führen wir einige Messungen durch, die die Aussage von Newton 3 testen sollen.

Multiple Choice Frage 2: PKW und LKW

Ein kleines Auto schiebt einen großen Lastwagen mit Motorschaden. Die Masse des LKWs ist größer als die Masse des Autos. Beide Wagen beschleunigen.

Welche der folgenden Aussagen ist wahr?

• A Der LKW übt eine größere Kraft auf das Auto aus als das Auto auf den LKW.
• B Das Auto übt eine größere Kraft auf den LKW aus als der LKW auf das Auto.
• C Das Auto übt dieselbe Kraft auf den LKW aus wie der LKW auf das Auto.
• D Die Antwort hängt vom Bewegungszustand des Systems Auto-LKW ab (d.h. davon, ob das System beschleunigt oder nicht).

Schauen Sie sich das Video an, in dem die Frage vorgestellt wird.

Klicken Sie auf dem Link, der Ihrer Antwort entspricht.

A: Der LKW übt eine größere Kraft auf das Auto aus als das Auto auf den LKW. Aufgabe2_A

B: Das Auto übt eine größere Kraft auf den LKW aus als der LKW auf das Auto. Aufgabe2_B

C: Das Auto übt dieselbe Kraft auf den LKW aus wie der LKW auf das Auto. Aufgabe2_C

D: Die Antwort hängt vom Bewegungszustand des Systems Auto-LKW ab (d.h. davon, ob das System beschleunigt oder nicht). Aufgabe2_D

Video Antwort2_A

Video Antwort2_B

Video Antwort2_C

Video Antwort2_D 

Zahlenaufgabe: Beispiel

"Zahlenaufgaben" (engl.: integer problems, also eigentlich "Ganze-Zahlen-Aufgaben") sind ganz "normale" Physik-Aufgaben, die den Vorteil haben, dass Sie überprüfen können, ob Ihre Lösung richtig ist. Das funktioniert so, dass Ihnen zwei ganze Zahlen, n₁ und n₂, gegeben werden. Wenn Sie die Aufgabe gelöst haben, ergibt sich eine Gleichung, mit der Sie die gesuchte ganze Zahl n₃ mit den gegebenen n₁ und n₂ ausrechnen können. Dieses n₃ geben Sie im Programm ein und erhalten sofort die Rückmeldung "richtig" oder "falsch".

Aufgabe 1

In diesem Video rechne ich die Aufgabe 1 vor.

Bei Aufgaben mit gekoppelten Objekten zu beachten:

• Beide Objekte haben (dem Betrag nach) gleiche Beschleunigungen und Geschwindigkeiten.
• Jedes Objekt wird separat behandelt und erhält seinen eigenen Freischnitt.
• Newton 3 wird angewandt: Betrag von F(1->2) ist gleich dem Betrag von F(2->1).
• Mit Newton 2 für die beiden Objekte ergeben sich (in der Regel) zwei Gleichungen mit zwei Unbekannten.

Zahlenaufgaben

Hier finden Sie vier Zahlenaufgaben, wie sie auf der vorherigen Seite besprochen wurden.

Aufgabe 2 : Zwei Blöcke, verbunden durch Seil

Aufgabe 3 : Zwei Blöcke mit schiefer Ebene

Aufgabe 4 : Drei Blöcke

Aufgabe 5 : Zwei Blöcke, ohne Seil

Weitere Online Integer Problems (in englisch) finden Sie auf der Webseite von Prof. Peter Siegel, California State Polytechnic University, Pomona, der diese Aufgaben entwickelt hat.

Dr. Siegels Webseite

Danksagung

Herzlichen Dank für die Mitarbeit an diesem Tutorial:

• Ramona Herz, Johannes Irrgang, Lukas Reger, Eva Siegel (Drehbuch und Mitwirkung in den Diskussionsvideos)
• Werner Damböck (Kamera und Schnitt)
• Florian Federmann (Versuchsaufbau)
• Peter Siegel (Online Integer Problems und Versuchsaufbau)