Newtons Erstes Gesetz

Beachte, dass ein System in Ruhe auch eine Geschwindigkeit hat, nämlich null. Wenn dieses System eine konstante Geschwindigkeit behalten und in Ruhe bleiben soll, dann müssen wir das Kräftegleichgewicht fordern! Diese Überlegung bildet die Grundlage der Statik, v.a. für Bauwerke, Brücken etc.

Ein abgeschossener Fussball, auf welchen weder Luftwiderstand, noch Gravitationskraft wirken, fliegt auf gerader Linie davon. Der Grund, warum seine Flugbahn nicht gerade ist, sind eben Luftwiderstand und Gravitationskraft. Schiessen wir aber eine Weltraumsonde ab, wie beispielsweise die Raumsonde Voyager 1, so fliegt diese auch ohne Antrieb mit konstanter Geschwindigkeit immer weiter. Voyager 1 ist seit 1977 unterwegs und hatte rund 40 Jahre später einen Abstand zur Erde von \(2.05\cdot10^{10}\;\text{km}\), was etwa dem 5-fachen Abstand zum äussersten Planeten Neptun entspricht!

Ein Flugzeug, das im Kräftegleichgewicht ist, erfüllt die Bedingung des Ersten Gesetzes von Newton. Es fliegt somit mit konstanter Geschwindigkeit (Richtung und Betrag). Anders herum wissen wir, dass ein Flugzeug, das seine Geschwindigkeit oder Flugrichtung ändern will, auf eine Kraft angewiesen ist. Eine solche Kraft bringen ihm die Triebwerke oder die Luft an den Klappen der Flügel oder des Ruders.

Beispiel

Erkläre die Situation im Bild mit Newtons Erstem Gesetz.

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Beim Wurf trennt sich der Ball von der Hand und fliegt davon, ohne dass eine Kraft ihn weiter beschleunigen kann. Da der Ball im Flug praktisch kraftfrei ist (Luftwiderstand und Gravitationskraft der Erde vernachlässigt), fliegt er gemäss Newtons Erstem Gesetz mit der Geschwindigkeit (und Richtung) weiter, die er beim Abwurf hatte.
Genau genommen haben wir aber etwas Luftwiderstand, d.h. die Geschwindigkeit wird stetig abnehmen. Die Gewichtskraft zieht am Ball nach unten, was seine gerade Flugbahn verändert. Sie macht aus der geraden Flugbahn eine gekrümmte Bahn (Flugparabel).