Axiome von Newton

 

Wir sprechen in diesem Kapitel über grundlegende Sätze der Mechanik, die von Issac Newton in seiner Schrift „Philosophiae Naturalis Principia Mathematicaim Jahr 1686 aufgestellt wurden. Grundlegende Sätze, die nicht mehr bewiesen werden können, nennt man auch Axiome. Auf diesen Sätzen gründet sich die gesamte klassische Mechanik.

 

1. Newtonsches Axiom oder Trägheitssatz

 

Das erste Axiom wird auch Trägheitssatz genannt. Es lautet:

 

 

Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmig geradlinigen Bewegung, solange keine Kräfte auf ihn einwirken.

 

 

Dies bedeutet, dass die Geschwindigkeit eines Körpers nach Betrag und Richtung konstant bleibt, wenn keine Kräfte angreifen. Man kann auch sagen, dass der Geschwindigkeits-vektor sich nicht ändert.

 

Die Kurzform könnte also lauten:

 

 

 

 

Das Prinzip wurde auch schon von Galileo Galilei gefunden, aber erst von Newton ganz allgemein formuliert. Er ging davon aus, dass es überall im Universum gilt.

 

Es ist schon erstaunlich, dass das Gesetz überhaupt auf der Erde gefunden wurde, da hier überall die Reibung wirkt. Diese Reibung führt zu einer Verringerung der Geschwindigkeit, so dass der Körper zur Ruhe kommt. Man dürfte also erwarten, dass man immer eine Kraft aufwenden muss, damit eine dauerhafte Bewegung möglich ist. Dies ist die antike Auffassung der Bewegung durch Aristoteles.

Aus heutiger Sicht geht man von einem Kräftegleichgewicht aus, wenn ein Körper sich mit konstanter Geschwindigkeit unter Reibungseinfluss bewegt. Es herrscht einerseits die Reibungskraft, die für die Abbremsung sorgt, und eine Antriebskraft (Motorkraft usw.), die der Reibungskraft genau entgegenwirkt, also hat man insgesamt keine resultierende Kraft.

 

Die Abbildung zeigt die Verhältnisse:

 

 

Mit diesem Wissen kann man den Trägheitssatz auch etwas anders formulieren:

 

 

Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder der gleich-förmig geradlinigen Bewegung, solange die resultierenden Kräfte den Wert 0 N aufweisen.

 

 

In folgenden Videos findet man nette Experimente zum Trägheitssatz, die alle nur richtig funktionieren, wenn möglichst keine Reibung auftritt.

 

 

Quelle: https://youtu.be/H38UTATvRNI

 

Quelle: https://www.planet-schule.de/frage-trifft-antwort/video/detail/tischdecke-wegziehen-ohne-scherben.html

 

Quelle: https://www.youtube.com/watch?v=SSAV3lIyacA

 

Im Weltraum besteht praktisch keine Reibung. Deshalb kann es hier besonders gefährlich werden, wenn man sich von der Raumkapsel entfernt. Würde man sich vom Raumschiff abstoßen, bewegt man sich nach dem Trägheitssatz mit konstanter Geschwindigkeit vom Raumschiff weg und würde irgendwo in den Weiten des Weltraums verschwinden.

Deshalb sind alle Astronauten bei Außeneinsätzen mit Leinen gesichert oder es können Düsenrucksäcke zur Rückkehr benutzt werden.

[Ergänzung: Da im Erdorbit noch Gravitationskräfte wirken, wird der Astronaut wie ein Satellit um die Erde kreisen (s. Film „Gravity“)]

 

 

 

  

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