Theoretische Physik: Mechanik - Skriptum zur Vorlesung - Laserphysik

Theoretische Physik: Mechanik WS 02/03, H.-J. Kull 44
entdeckt. Dies widersprach der jahrhundertealten Vorstellung, daß Bewegung von
selbst zur Ruhe kommt. Bei Newton bekommt das Trägheitsgesetz eine universelle
Bedeutung.
Das Trägheitsgesetz gilt nur in ausgezeichneten Bezugssystemen, nämlich den
Inertialsystemen. Man kann es daher auch als eine Definition der Bezugssysteme
ansehen, in denen die Newtonschen Gesetze gelten. Damit bekommt es eine vom
zweiten Newtonschen Gesetz unabhängige Bedeutung.
Zweites Gesetz:
Die Änderung der Bewegung ist der Einwirkung der bewegenden Kraft proportional
und geschieht nach der Richtung derjenigen geraden Linie, nach welcher jene Kraft
wirkt.
dp
dt
= F (4.2)
Mit Änderung der Bewegung ist nach heutiger Ausdrucksweise Änderung des Impulses
gemeint. Die Kraft ist eine gerichtete Größe, also ein Vektor. Sie ändert im
allgemeinen Betrag und Richtung des Impulses. Bei konstanter Masse gilt das Beschleunigungsgesetz
m d2r = F . (4.3)
dt2 Die Beschleunigung ist also umgekehrt proportional zur Masse.
Die Kraft hängt von der Wechselwirkung ab. Neben den Bewegungsgesetzen wurde
von Newton auch das Gesetz für die Gravitationskraft eingeführt. Das Newtonsche
Gravitationsgesetz führt alle Schwerkräfte auf eine Anziehungskraft zwischen Massen
zurück. Die Kraft, die von einer Masse m2 am Ort r2 auf eine Masse m1 am Ort
r1 ausgeübt wird ist,
F 12 = −γ m1m2
r 2 12
r1 − r2
r12
. (4.4)
Hierbei ist r12 = r1 − r2 der Abstand der Massenpunkte und γ die Gravitationskonstante.
In der Elektrostatik gilt für die Kraftwirkung zwischen zwei Ladungen q1 und q2 das
analoge Coulombgesetz,
F 12 = k q1q2
r 2 12
r1 − r2
r12
. (4.5)
Gleichnamige Ladungen (q1q2 > 0) stoßen sich ab, ungleichnamige (q1q2 < 0) ziehen
sich an. Die Proportionalitätskonstante k ist vom Maßsystem abhängig. Im Gaußsystem
gilt k = 1.