Kräfte sind ortsgebundene Vektoren. 

Für ihre Beschreibung sind daher drei Angaben erforderlich

1. der Betrag
2. die Richtung
3. der Angriffspunkt

Für die Gewichtskraft eines nahezu vollbeladenen Containers mit homogener Verteilung des Inhalts können die drei Angaben so gegeben werden:

Ungebundene vs. gebundene Vektoren: mach dir den Unterschied klar

Operationen mit Kräften, die die Wirkung nach außen nicht verändern

Welche Operationen bei Kräften sind zulässig, ohne die Wirkung zu verändern? Kennst du dich aus?

Bestimme die resultierende Kraft

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

1. die Richtung
2. den Angriffspunkt bzw. die Lage der Wirkungslinie
3. den Betrag
   

Bei einer eingeprägten Kraft sind diese drei Informationen 'von vornherein' bekannt: eingeprägte gehorchen einem Kraftgesetz.
Bei Reaktionskräften sind nicht alle Informationen bekannt, da sie keinem Kraftgesetz gehorchen. Ihr Betrag muss durch Auswerten der Gleichgewichtsbedingungen bestimmt werden.

Eingeprägte vs. Reaktionskraft

Mit Streckenlasten per Du

Die Reibkraft ist eine Kraft, die je nach Bedingungen im System in zwei unterschiedlichen 'Arten' auftritt: als Haftreibung und als Gleitreibung.

\( \boldsymbol\mu \) ist der Gleitreibungskoeffizient und \( \boldsymbol\mu_0 \) ist der Haftreibungskoeffizient.

Haftreibung und Gleitreibung und was sie charakterisiert

Beispiel, bei dem alle Reibungszenarien auftreten können

Vorgehen bei Reibungsaufgaben

Wenn nicht von vornherein bekannt ist, ob Haft- oder Gleitreibung vorliegt, rechnest du als erstes so, als ob Haftreibung vorliegen würde. Wenn du denBetrag für \( F_R \) durch Auswerten der Gleichgewichtsbedingungen bestimmt hast, prüfst du, ob deine Annahme, das Haftreibung vorliegt, korrekt war. Gilt \( |F_R| < \mu_0 \cdot |F_N| \) liegt in der Tat Haftreibung vor. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, liegt Gleitreibung vor. Der durch Auswerten der Gleichgewichtsbedingungen erhaltene Wert für \( F_R \) ist nicht korrekt, denn es gilt \( |F_R| = \mu \cdot |F_N| \) und die Richtung der Gleitreibungskraft ist entgegen der relativen Bewegungsrichtung.

Reibung: Bekannte oder schon Freundin?

Ein Kräftepaar ist gekennzeichnet durch zwei Kräfte, 

1. die denselben Betrag haben,
2. deren Wirkungslinien parallel sind und
3. deren Richtungen entgegengesetzt sind.

Das Moment eines Kräftepaars ist - wie jeder Momentenvektor -  gekennzeichnet durch seinen Betrag und seine Richtung:

1. Betrag = 'senkrechter Abstand zwischen den Wirkungslinien der beiden Kräfte mal Betrag der Kraft'
2. Richtung = 'senkrecht zu der Ebene, in der das Kräftepaar liegt und mit 'Drehsinn' gemäß dem Kräftepaar'

Auge in Auge mit dem Kräftepaar - Teil 1

Auge in Auge mit dem Kräftepaar - Teil 2

Moment einer Einzelkraft

Eine Einzelkraft hat eine Momentenwirkung. Anders, als beim Kräftepaar, hängt diese Momentenwirkung von der Lage des Bezugspunktes relativ zur Wirkungslinie der Kraft ab.

Für den Betrag des Momentes gilt:
Der Betrag des Momentes einer Einzelkraft = (senkrechter Abstand zwischen der Wirkungslinie der Kraft und dem Bezugspunkt bzgl. dessen das Moment betrachtet wird) mal (Betrag der Kraft).
Für die Richtung des Momentes gilt:
Die Richtung des Momentes wird durch den 'Drehsinn' der Kraft relativ zum gewählten Bezugspunkt bestimmt.

Der Momentenvektor steht immer senkrecht auf der Ebene, die durch die Richtung der Kraft und die Richtung des Hebelarms aufgespannt wird. In welche Richtung entlang der Normalen der Ebene der Momentenvektor zeigt, lässt sich mit der Rechten-Hand-Regel für Momente prüfen.
Schritt 1: Faust der rechten Hand in Momentenbezugspunkt legen
Schritt 2: Daumen in Richtung der Normalen der Ebene ausstrecken (hier gibt es zwei Möglichkeiten). Die Daumenrichtung ist identisch der Momentenrichtung, wenn die restlichen Finger in Richtung der betrachteten Kraft zeigen (und nicht entgegengesetzt).

Die Richtung des Momentes der Kraft \( F_1 \) bezüglich des Punktes \( A \) ist senkrecht aus der Tischebene raus. Die Richtung des Momentes der Kraft \( F_2 \) bezüglich des Punktes \( A \) ist senkrecht in die Tischebene rein.

Moment einer Einzelkraft: Hebelarm im Fokus Gib den Betrag und die Richtung der Momentenvektoren von Einzelkräften an

Um welche Achse wirkt das Moment? Ist es positiv, negativ oder null? Welchen Betrag hat es? Gib die Momentenvektoren von Einzelkräften an

Berechne den Momentenvektor von Einzelkräften mit Hilfe des Kreuzproduktes