Kraft: Eingeprägte vs. Reaktionskraft

2. Grundlagen

2.6. Eingeprägte vs. Reaktionskraft

Eingeprägte vs. Reaktionskraft

Kräfte können auch danach unterschieden werden, ob sie zur Gruppe der "eingeprägten Kräfte" oder zur Gruppe der "Reaktionskräfte" gehören.
Bei eingeprägten Kräften ist der Bestimmtheitsgrad von vornherein größer. Ich erkläre dir, was damit gemeint ist.

Erinnern wir uns nochmal daran, was es braucht, um eine Kraft (= gebundener Vektor) eindeutig zu beschreiben:

die Richtung
die Lage des Angriffspunktes bzw. der Wirkungslinie
den Betrag

Bei einer eingeprägten Kraft sind diese drei Eigenschaften 'von vorneherein' bekannt, da eingeprägte Kräfte einem Kraftgesetz gehorchen.

Schauen wir uns das am Beispiel der Gewichtskraft an.
Hier ist das Kraftgesetz das Gravitationsgesetz. Wir wissen also von vornherein, dass die Richtung (1.) der Gewichtskraft in Richtung des Erdmittelpunktes zeigt, also in Richtung des Erdbeschleunigungsvektors \(\vec{g}\) . Außerdem wissen wir, dass der Angriffspunkt (2.) der Schwerpunkt des Körpers ist. Auf der Erdoberfläche ist der Betrag (3.) der Gewichtskraft eines Körpers gleich seiner Masse mal der Erdbeschleunigung: \(\vec{G}=m \cdot \vec{g} \) . Alle drei Merkmale sind also von vorneherein bekannt. Es braucht nicht erst ein System und irgendwelche Berechnungen am System.

Wie sieht das jetzt konkret aus, wenn z.B. die statische Belastung der Lager für ein Feuerwehrfahrzeug bestimmt werden soll?
Wie wir gerade festgestellt haben, sind für die Gewichtskraft \( \vec{G} \) alle drei benötigten Informationen bekannt. Die eingeprägte Kraft lässt sich also direkt im Freikörperbild einzeichnen.

Veranschaulichung des Unterschieds zwischen eingeprägter und Reaktionskraft

Weitere Informationen

Johanna Peters - Mechanik hautnah | TU Hamburg, auf Basis von brgfx (freepic)
CC BY-SA 4.0-Lizenz
https://learn.hoou.de/pluginfile.php/13817/mod_book/chapter/2162/Veranschaulichung_des_Unterschieds_zwischen_eingepr%C3%A4gter_und_Reaktionskraft.png
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Für die Lagerkräfte \( \vec{F}_{\mathrm{VORNE}} \) und \( \vec{F}_{\mathrm{HINTEN}} \) ist auch schon einiges bekannt: der Angriffspunkt (3.) ist die Position der Radlager. Die Richtung (2.) ist aufgrund der gegebenen Belastungssituation auch bekannt: vertikal nach oben. Aber wie sieht es mit dem Betrag (1.) aus? Der ist für beide Kräfte nicht bekannt und lässt sich auch nicht aufgrund eines Kraftgesetzes angeben. Die Beträge müssen durch Auswerten der Gleichgewichtsbedingungen bestimmt werden. Die Lagerkräfte sind also keine eingeprägten Kräfte, sondern Reaktionskräfte.

In der folgenden Abbildung ist der Unterschied der beiden Kräftearten noch einmal dargestellt.

Abgrenzung von Kräften nach Bestimmtheitsgrad

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Johanna Peters - Mechanik hautnah | TU Hamburg
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Wie deutlich wird, ist die Reibkraft eine Kraft, die sowohl eingeprägte Kraft (Gleitreibungskraft) als auch Reaktionskraft (Haftreibungskraft) ist. Das ist natürlich besonders spannend. Diesem Punkt widmen wir uns beim Thema Reibung im Detail.

Zusammenfassung - Das Wichtigste in Kürze

Um einen Kraftvektor eindeutig zu beschreiben, müssen die drei folgenden Informationen bekannt sein:

die Richtung
den Angriffspunkt bzw. die Lage der Wirkungslinie
den Betrag

Bei einer eingeprägten Kraft sind diese drei Informationen 'von vornherein' bekannt: eingeprägte gehorchen einem Kraftgesetz.
Beispiele: Gewichtskraft, Federkraft, Dämpferkraft, Gleitreibungskraft

Bei Reaktionskräften sind nicht alle Informationen bekannt, da sie keinem Kraftgesetz gehorchen. Ihr Betrag muss durch Auswerten der Gleichgewichtsbedingungen bestimmt werden.

Beispiele: Lagerkraft