2. Newtonsches Gesetz (F=ma) Simulator

Gewichtskraft (mg) und Normalkraft (N) sind hier gleich groß und entgegengesetzt gerichtet, weshalb man versucht ist, sie als Kräftepaar im Sinne von Newtons drittem Gesetz zu bezeichnen — das stimmt aber nicht. Ein Kräftepaar nach dem Wechselwirkungsprinzip wirkt immer auf zwei *verschiedene* Körper, hier greifen jedoch beide Kräfte am selben Block an. Die tatsächlichen Wechselwirkungspaare lauten: Die Erde zieht den Block nach unten / der Block zieht die Erde nach oben (Gravitation, in beide Richtungen), sowie: der Block drückt nach unten auf die Fläche / die Fläche drückt mit gleicher Kraft nach oben auf den Block zurück — Letzteres ist genau das N, das du hier siehst. Dass N zufällig gleich mg ist, liegt nur daran, dass der Block vertikal nicht beschleunigt; kippst du die Fläche oder stellst den Block in einen beschleunigenden Aufzug, ändert sich N, während mg gleich bleibt. Genau diese Verwechslung gehört zu den am besten dokumentierten Fehlvorstellungen der Anfängermechanik.

Newtons zweites Gesetz, F=ma, dreht sich in Wahrheit um die resultierende Kraft — alles andere hebt sich auf. Wenn du diesen Block schiebst, frisst die Reibung einen Teil deiner Kraft; nur was übrig bleibt, erzeugt die Beschleunigung. Deshalb ergibt ein Schub von 10 N auf einen 2 kg-Block ohne Reibung a = 5 m/s², mit Reibung weniger. Verdopple die Masse, und dieselbe resultierende Kraft liefert nur noch die halbe Beschleunigung.

Die auf diesem Werkzeug prangende Gleichung stammt nicht ganz von Newton. In den Principia (1687) formulierte er das zweite Gesetz in Worten, über den Impuls: Die Änderung der Bewegungsgröße eines Körpers ist proportional zur einwirkenden Kraft. Die griffige algebraische Form F = ma kam später — meist wird sie Leonhard Euler um 1752 zugeschrieben. Bei konstanter Masse stimmen beide überein, doch die Impulsform (F = dp/dt) ist es, die in der Relativitätstheorie und bei Treibstoff verbrennenden Raketen überlebt.