Kräfte wirken immer wechselseitig

Stell Dir einmal vor, Du stehst auf einer spiegelglatten Eisfläche, und Du möchtest eine andere Person, die neben Dir steht, von Dir wegschieben. Du übst also eine Kraft auf die andere Person aus.

Was wird passieren?

Du wirst in die entgegengesetzte Richtung gedrückt – die Person übt nämlich ihrerseits (auch wenn sie nur passiv dasteht) eine Gegenkraft auf Dich aus, die genauso groß ist wie die von Dir aufgebrachte Kraft. Das gleiche würde auch passieren, wenn Du versuchen würdest, irgendeinen anderen (leblosen) Gegenstand wegzuschieben.

Immer, wenn Du auf einen anderen Körper eine Kraft ausübst, so übt dieser die gleiche Kraft auf Dich aus. Es ist schlicht nicht möglich, auf einen Körper eine Kraft auszuüben, ohne dass dieser mit der gleichen Kraft reagiert.

Dieses grundlegende Prinzip bezeichnet man als Wechselwirkungsgesetz oder als Gesetz von actio und reactio und wurde von Isaac Newton entdeckt. Es wird auch als 3. Newtonsches Gesetz oder als 3. Newtonsches Axiom bezeichnet.

Das Wechselwirkungsprinzip gilt immer, wenn ein Körper auf einen anderen eine Kraft ausübt (actio). Der Körper reagiert mit einer Gegenkraft (reactio), die gleich groß und der ersten Kraft entgegengerichtet ist.

Beispiele für das Wechselwirkungsgesetz

Zur Verdeutlichung dieses Prinzips hier noch ein paar Beispiele:

  • Du wirst von der Erde angezogen (und zwar mit Deiner Gewichtskraft). Gleichzeitig ziehst Du aber auch die Erde mit der gleichen Kraft an! (Hinweis: Dass Du in Richtung Erde fällst und nicht die Erde in Deine Richtung, liegt an der extrem viel höheren Masse und damit Trägheit der Erde!)
  • Ein Magnet zieht ein Stück Eisen an. Gleichzeitig zieht das Eisenstück den Magneten mit der gleichen Kraft an. Magnet und Eisenstück ziehen sich gegenseitig (wechselseitig) an.
  • Wenn du an einer Stahlfeder mit einer bestimmten Kraft ziehst, zieht die Feder deine Hand mit der gleichen Kraft in entgegengesetzte Richtung.
  • Fährt ein Auto bei einem Unfall auf ein anderes Fahrzeug auf, so übt es eine Kraft auf das zweite Auto aus. Dieses wird dadurch verbeult. Gleichzeitig übt aber das zweite Auto eine gleich große Kraft auf das auffahrende Auto aus – das auffahrende Auto wird ebenso verbeult.
  • Bei einem Gewehr wird ein Geschoss mit großer Kraft und hoher Geschwindigkeit beschleunigt. Auf das Gewehr wirkt eine ebenso große Kraft in entgegengesetzte Richtung, die der Schütze abfangen muss (Rückstoßprinzip).
  • Eine Rakete wird dadurch beschleunigt, dass sie Verbrennungsgase mit einer großen Kraft und einer hohen Geschwindigkeit nach hinten ausstößt. Auf die Rakete wirkt die gleiche aber entgegengerichtete Kraft.
  • Beim Gehen übst du bei jedem Schritt eine nach hinten gerichtete Kraft auf den Boden aus. Der Boden reagiert mit einer entsprechenden Gegenkraft, wodurch Du nach vorn gedrückt wirst.

Bei jeder Art der Fortbewegung ist die Kraft, die einen vorantreibt, die Gegenkraft zu einer anderen ausgeübten Kraft.

Beispiel:

Ein Sprinter übt mit seinem Bein eine Kraft auf den Startblock aus, die schräg nach hinten gerichtet ist.

Dies bewirkt eine gleich große entgegengesetzte Kraft des Startblocks, die auf den Fuß des Sprinters wirkt. Diese Kraft überträgt sich über das Bein und die Hüfte auf den gesamten Körper und drückt ihn schräg nach vorn in Laufrichtung.

Sprinter Wechselwirkung Startblock

Das Wechselwirkungsgesetz (Gesetz von actio und reactio)

Nie kann ein Körper auf einen anderen eine Kraft ausüben (actio), ohne dass auf ihn ebenfalls eine Kraft wirkt (reactio).

Körper können nur wechselseitig Kräfte aufeinander ausüben.

Übt Körper 1 eine Kraft F_{1} auf Körper 2 aus, so übt Körper 2 auf Körper 1 eine Gegenkraft F_{2} aus.

Die Kräfte, die zwei Körper wechselseitig aufeinander ausüben, sind gleich groß und entgegengesetzt gerichtet:

Es gilt:        F_{1}=-F_{2}

Das Wechselwirkungsgesetz darf nicht mit dem Kräftegleichgewicht verwechselt werden

Diesen Satz liest man in vielen Physikbüchern. Doch vielleicht ist Dir der Unterschied zum zuvor behandelten Kräftegleichgewicht noch nicht ganz klar. Beides hört sich ja irgendwie ähnlich an.

Daher hier noch einmal der genaue Unterschied:

Beim Kräftegleichgewicht geht es um einen Körper, auf den gleichzeitig zwei oder mehr Kräfte wirken, so dass dieser im Kräftegleichgewicht ist:

Magnet im Kräftegleichgewicht

Auf den Magneten in der Mitte wirken zwei gleich große Anziehungskräfte


Beim Wechselwirkungsgesetz geht es um zwei unterschiedliche Körper, die jeweils wechselseitig aufeinander eine Kraft ausüben.

Magnete ziehen sich wechselseitig an

Beide Magnete ziehen sich wechselseitig an


Oft sind aber beide Prinzipien gleichzeitig erfüllt, wie z.B. beim Beispiel mit einem Massenstück an einer Stahlfeder:

  • Auf das Massenstück wirkt gleichzeitig dessen Gewichtskraft nach unten und die Kraft, mit der die Feder nach oben zieht. Beide Kräfte sind gleich groß und entgegengerichtet – das Massenstück ist im Kräftegleichgewicht.
  • Das Massenstück übt durch sein Gewicht eine Kraft auf die Feder nach unten aus (actio), und die Feder reagiert mit einer gleich großen Gegenkraft (reactio) nach oben.