Kraft

Eine Kraft ist in der klassischen Physik eine mechanische Wirkung, zwischen zwei Objekten. Die Gesamtheit aller Kräfte, die auf ein Objekt (Körper) einwirken, bewirkt, dass es eine Beschleunigung erfährt oder verformt wird.

Die SI-Einheit der Kraft ist das Newton (N; kg·m/s²), und die Kraft wird häufig durch das Symbol F (engl.: force) dargestellt. Da sowohl die Größe als auch die Richtung einer Kraft von Bedeutung sind, wird die Kraft als ein Vektor dargestellt.

Das 2. Newtonsche Gesetz besagt, dass die Kraft gleich dem Produkt aus der Masse des Körpers und seiner Beschleunigung ist (Formel: F = m • a).

Das Konzept der Kraft ist für alle 3 Newtonschen Bewegungsgesetze von zentraler Bedeutung. Zu den Arten von Kräften, die in der klassischen Mechanik häufig vorkommen, gehören elastische Kräfte, Reibungskräfte, Kontakt- oder „normale“ Kräfte und Gravitationskräfte. Die Rotationsvariante der Kraft ist das Drehmoment, das Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit eines Objekts bewirkt.

Der Begriff Windstärke bezieht sich normalerweise auf die Geschwindigkeit oder den Druck des Windes.

Kraftwandler

Will man eine bestimmte Arbeit mit geringerer Kraft leisten, so ist dies mit einem Kraftwandler (z.B. Flaschenzüge, Hebel oder Gangschaltungen) möglich. Jedoch verlängert sich der Weg, längs dem die Kraft ausgeübt werden muss. Wird beispielsweise durch Verwendung eines Kraftwandlers nur ein Viertel der ohne ihn erforderlichen Kraft benötigt, so ist dies mindestens mit einer Vervierfachung des Weges verbunden.

Die "Goldene Regel der Mechanik" drückt den Inhalt des Energieerhaltungssatzes für einfache Beispiele der Mechanik aus. Galileo Galilei formulierte sie 1594: „Was man an Kraft spart, muss man an Weg zusetzen“.

Definiert ist die aufgewendete Arbeit W, also die Veränderung der Energie, als Produkt aus Kraft F und Weg s:

W = F · s (In Worten: „Arbeit ist Kraft mal Weg“)

Drehmoment

Das Drehmoment M (SI-Maßeinheit: Newtonmeter) kann als Drehwirkung der Kraft F aufgefasst werden. Es ist das Kreuzprodukt von Kraftarm und Kraft:

M = r· F

Dabei ist der Kraftarm r der Ortsvektor vom Drehpunkt zum Punkt, an dem die Kraft angreift. Das bedeutet, je größer der Abstand zwischen Drehpunkt und Angriffspunkt ist, desto größer ist das Drehmoment. Außerdem trägt nur die Komponente der Kraft zum Drehmoment bei, die senkrecht zur Strecke zwischen Drehpunkt und Angriffspunkt ist.

Grundkräfte

Alle Kräfte im physikalischen Sinne setzen sich aus einer oder mehreren der 4 Grundkräfte der Physik (auch Naturkräfte oder "Fundamentale Wechselwirkung" genannt) zusammen: Schwerkraft, Elektromagnetismus, schwache Wechselwirkung und starke Wechselwirkung.