Wechselwirkungsprinzip

Ein Wagen rollt auf einen stehenden Wagen gleicher Masse. Einer der beiden Wagen hat eine Stahlfeder. Nach dem Stoß bleibt der erste Wagen stehen und der zweite rollt mit etwa der Geschwindigkeit des ersten Wagens vor dem Stoß. Die Beobachtung wird nun sowohl mit dem Impuls als auch mit Kräften gedeutet. Im Impulsbild ist die Deutung einfach: Beim elastischen Stoß wird der Impuls vom ersten Wagen auf den zweiten übertragen. Die Deutung im Kraftbild führt uns auf das Wechselwirkungsprinzip: Der ruhende Wagen fängt plötzlich an zu rollen. Da das nicht einfach so geschieht, muss ein Körper eine Kraft auf den Wagen ausgeübt haben. Es ist klar, dass dies der stoßende Wagen war. Aber auch der erste Wagen ändert seine Bewegung: Er bleibt nach dem Stoß stehen. Also muss auch auf den rollenden Wagen eine Kraft ausgeübt worden sein. Dafür kommt nur der ruhende Wagen in Frage. Einen anderen Körper gibt es nicht. Die Kräfte, die die beiden Wagen gegenseitig aufeinander ausüben, sind entgegengesetzt gerichtet. Dass die Kräfte betragsgleich sind, kann man auch begründen, ist aber diffizil und in der Mittelstufe nicht verlangt. Anhand von weiteren Beispielen folgt die Verallgemeinerung zum Wechselwirkungsprinzip.

Bild: Reiner Kienle

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