F = ma ist die Grundlage der Dynamik. 1 Newton beschleunigt 1 kg mit 1 m/s². Jede Kraft, die Sie spüren, ist Masse, die sich der Beschleunigung widersetzt.

• 1 N = 1 kg·m/s²
• Doppelte Kraft → doppelte Beschleunigung
• Kraft ist ein Vektor (hat eine Richtung)
• Nettokraft bestimmt die Bewegung

Gewicht ist die Gravitationskraft: G = mg. Ihre Masse ist konstant, aber Ihr Gewicht ändert sich mit der Schwerkraft. Auf dem Mond wiegen Sie 1/6 Ihres Erdgewichts.

• Masse (kg) ≠ Gewicht (N)
• Gewicht = Masse × Schwerkraft
• 1 kgf = 9,81 N auf der Erde
• Schwerelos im Orbit = Sie haben immer noch Masse

Kontaktkräfte berühren Objekte (Reibung, Spannung). Nicht-Kontaktkräfte wirken über eine Distanz (Schwerkraft, Magnetismus, Elektrizität).

• Spannung zieht an Seilen/Kabeln
• Reibung wirkt der Bewegung entgegen
• Normalkraft ist senkrecht zur Oberfläche
• Schwerkraft ist immer anziehend, niemals abstoßend

Newton (N) ist die SI-Basiseinheit. Definiert aus fundamentalen Konstanten: kg, m, s. Wird in der gesamten wissenschaftlichen Arbeit verwendet.

• 1 N = 1 kg·m/s² (exakt)
• kN, MN für große Kräfte
• mN, µN für Präzisionsarbeiten
• Universal in Technik/Physik

Krafteinheiten, die auf der Erdanziehungskraft basieren. 1 kgf = Kraft, um 1 kg gegen die Schwerkraft zu halten. Intuitiv, aber ortsabhängig.

• kgf = Kilogramm-Kraft = 9,81 N
• lbf = Pfund-Kraft = 4,45 N
• tonf = Tonnen-Kraft (metrisch/kurz/lang)
• Die Schwerkraft variiert auf der Erde um ±0,5 %

Dyn (CGS) für kleine Kräfte: 1 dyn = 10⁻⁵ N. Poundal (imperiale absolute Einheit) wird selten verwendet. Atomare/Planck-Kräfte für Quantenskalen.

• 1 dyn = 1 g·cm/s²
• Poundal = 1 lb·ft/s² (absolut)
• Atomare Einheit ≈ 8,2×10⁻⁸ N
• Planck-Kraft ≈ 1,2×10⁴⁴ N

1.: Objekte widersetzen sich Änderungen (Trägheit). 2.: F=ma quantifiziert dies. 3.: Jede Aktion hat eine gleich große, entgegengesetzte Reaktion.

• Gesetz 1: Keine Nettokraft → keine Beschleunigung
• Gesetz 2: F = ma (definiert das Newton)
• Gesetz 3: Aktions-Reaktions-Paare
• Die Gesetze sagen alle klassischen Bewegungen voraus

Kräfte werden als Vektoren kombiniert, nicht als einfache Summen. Zwei 10-N-Kräfte im 90°-Winkel ergeben 14,1 N (√200), nicht 20 N.

• Betrag + Richtung erforderlich
• Verwenden Sie den Satz des Pythagoras für senkrechte Kräfte
• Parallele Kräfte werden direkt addiert/subtrahiert
• Gleichgewicht: Nettokraft = 0

Vier fundamentale Kräfte beherrschen das Universum: Gravitation, Elektromagnetismus, starke Kernkraft, schwache Kernkraft. Alles andere sind Kombinationen.

• Gravitation: schwächste, unendliche Reichweite
• Elektromagnetische Kraft: Ladungen, Chemie
• Starke Kraft: bindet Quarks in Protonen
• Schwache Kraft: radioaktiver Zerfall

Gebäude widerstehen enormen Kräften: Wind, Erdbeben, Lasten. Säulen, Träger sind für Kräfte von kN bis MN ausgelegt.

• Brückenseile: 100+ MN Zugkraft
• Gebäudesäulen: 1-10 MN Druckkraft
• Wind auf Wolkenkratzer: 50+ MN Seitenkraft
• Sicherheitsfaktor typischerweise 2-3×

Raketenschub wird in Meganewton gemessen. Flugzeugtriebwerke erzeugen Kilonewton. Jeder Newton zählt, um der Schwerkraft zu entkommen.

• Saturn V: 35 MN Schub
• Boeing 747-Triebwerk: je 280 kN
• Falcon 9: 7,6 MN beim Start
• ISS-Bahnkorrektur: 0,3 kN (kontinuierlich)

Drehmomentschlüssel, Hydraulik, Befestigungselemente werden alle in Kraft bewertet. Entscheidend für Sicherheit und Leistung.

• Radmuttern am Auto: 100-140 N·m Drehmoment
• Hydraulische Presse: 10+ MN Kapazität
• Schraubenspannung: typischerweise im kN-Bereich
• Federkonstanten in N/m oder kN/m

Teilen Sie durch 10 für eine Schätzung: 100 N ≈ 10 kgf (exakt: 10,2)

• 1 kgf = 9,81 N (exakt)
• 10 kgf ≈ 100 N
• 100 kgf ≈ 1 kN
• Schnell: N ÷ 10 → kgf

1 lbf ≈ 4,5 N. Teilen Sie N durch 4,5, um lbf zu erhalten.

• 1 lbf = 4,448 N (exakt)
• 100 N ≈ 22,5 lbf
• 1 kN ≈ 225 lbf
• Im Kopf: N ÷ 4,5 → lbf

1 N = 100.000 Dyn. Verschieben Sie einfach das Komma um 5 Stellen.

• 1 dyn = 10⁻⁵ N
• 1 N = 10⁵ dyn
• CGS zu SI: ×10⁻⁵
• Heute selten verwendet

Schub der Saturn-V-Rakete: 35 MN. In Pfund-Kraft umrechnen.

35 MN = 35.000.000 N. 1 N = 0,22481 lbf. 35M × 0,22481 = 7,87 Millionen lbf

70 kg schwere Person. Gewicht auf der Erde vs. Mars (g = 3,71 m/s²)?

Erde: 70 × 9,81 = 686 N. Mars: 70 × 3,71 = 260 N. Masse gleich, Gewicht 38 %.

Ein Brückenseil trägt 500 Tonnen. Wie hoch ist die Spannung in MN?

500 metrische Tonnen = 500.000 kg. F = mg = 500.000 × 9,81 = 4,9 MN

Der Kaumuskel des Kiefers (Masseter) übt eine Beißkraft von 400 N (900 lbf) aus. Krokodil: 17 kN. Der ausgestorbene Megalodon: 180 kN – genug, um ein Auto zu zerquetschen.

Ein Floh springt mit einer Kraft von 0,0002 N, beschleunigt aber mit 100g. Seine Beine sind Federn, die Energie speichern und sie schneller freisetzen, als sich ein Muskel zusammenziehen kann.

In der Nähe eines Schwarzen Lochs dehnt Sie die Gezeitenkraft: Ihre Füße spüren 10⁹ N mehr als Ihr Kopf. Das wird 'Spaghettifizierung' genannt. Sie würden Atom für Atom zerrissen.

Die Schwerkraft des Mondes erzeugt Gezeiten mit einer Kraft von 10¹⁶ N auf die Ozeane der Erde. Die Erde zieht den Mond mit 2×10²⁰ N zurück – aber der Mond entfernt sich immer noch um 3,8 cm/Jahr.

Spinnenseide reißt bei einer Spannung von ~1 GPa. Ein Faden mit einem Querschnitt von 1 mm² würde 100 kg (980 N) halten – stärker als Stahl im Verhältnis zum Gewicht.

Ein AFM spürt Kräfte bis zu 0,1 Nanonewton (10⁻¹⁰ N). Es kann Unebenheiten von einzelnen Atomen erkennen. Als ob man ein Sandkorn aus dem Orbit spüren würde.

Newton veröffentlicht die Principia Mathematica und definiert die Kraft mit F = ma und drei Bewegungsgesetzen.

Pierre Bouguer misst die Gravitationskraft auf Bergen und stellt Variationen im Schwerefeld der Erde fest.

Cavendish wiegt die Erde mit einer Torsionswaage und misst die Gravitationskraft zwischen Massen.

Die British Association definiert das 'Dyn' (CGS-Einheit) als 1 g·cm/s². Später wurde das Newton für das SI-System übernommen.

Die CGPM definiert das Newton als kg·m/s² für das SI-System. Es ersetzt die alten kgf- und technischen Einheiten.

Das SI-System wird offiziell weltweit eingeführt. Das Newton wird zur universellen Krafteinheit für Wissenschaft und Technik.

Das Rasterkraftmikroskop wird erfunden und kann Piconewton-Kräfte nachweisen. Es revolutioniert die Nanotechnologie.

Neudefinition des SI: Das Newton leitet sich nun von der Planck-Konstante ab. Grundsätzlich exakt, ohne physisches Artefakt.

Masse (kg) ist die Menge an Materie; Gewicht (N) ist die Gravitationskraft auf diese Masse. Die Masse bleibt konstant; das Gewicht ändert sich mit der Schwerkraft. Auf dem Mond wiegen Sie 1/6, haben aber dieselbe Masse.

Newton ist absolut – es hängt nicht von der Schwerkraft ab. kgf/lbf gehen von der Erdanziehungskraft aus (9,81 m/s²). Auf dem Mond oder Mars wären kgf/lbf falsch. Newton funktioniert überall im Universum.

Durchschnittsperson: 400 N Stoß, 500 N Zug (kurzzeitig). Trainierte Athleten: 1000+ N. Weltklasse-Kreuzheben: ~5000 N (~500 kg × 9,81). Beißkraft: 400 N Durchschnitt, 900 N Maximum.

Kip = 1000 lbf (Kilopfund-Kraft). US-Bauingenieure verwenden Kips für Brücken-/Gebäudelasten, um das Schreiben großer Zahlen zu vermeiden. 50 Kips = 50.000 lbf = 222 kN.

Selten. Dyn (CGS-Einheit) kommt in alten Lehrbüchern vor. Die moderne Wissenschaft verwendet Millinewton (mN). 1 mN = 100 dyn. Das CGS-System ist veraltet, außer in einigen spezialisierten Bereichen.

Gewicht IST Kraft. Formel: F = mg. Beispiel: 70 kg Person → 70 × 9,81 = 686 N auf der Erde. Auf dem Mond: 70 × 1,62 = 113 N. Die Masse (70 kg) ändert sich nicht.