Kategorie: Physik

Ein Metalllöffel und ein Holzlöffel liegen seit Stunden im selben Zimmer. Trotzdem fühlt sich das Metall kälter an. Dein Gefühl allein verrät also nicht zuverlässig die Temperatur. Der Unterschied liegt vor allem darin, wie schnell Energie zwischen deiner Hand und dem Material übertragen wird.

1. Temperatur ist nicht dasselbe wie Wärme

Begriff	Was ist gemeint?	Beispiel
Temperatur	Eine Zustandsgröße; sie hängt mit der ungeordneten Bewegung der Teilchen zusammen.	Das Wasser hat 40 °C.
Innere Energie	Energie der mikroskopischen Bewegung und Wechselwirkungen der Teilchen eines Körpers.	Eine große Wassermenge kann bei gleicher Temperatur mehr innere Energie besitzen als eine kleine.
Wärme Q	Energie, die wegen eines Temperaturunterschieds übertragen wird.	Vom warmen Wasser gelangt Energie zum kühleren Becher.

Ohne zusätzliche technische Arbeit wird netto Energie vom wärmeren zum kälteren Körper übertragen. Bei ausreichendem Kontakt gleichen sich ihre Temperaturen an. Alltagssprachlich sagen wir oft, ein Körper „enthält Wärme“. Fachlich genauer: Er besitzt innere Energie; Wärme bezeichnet einen Übertragungsvorgang.

Im einfachen Teilchenmodell bedeutet eine höhere Temperatur eine stärkere ungeordnete Teilchenbewegung. Daraus folgt aber nicht, dass Temperatur und gesamte innere Energie dasselbe sind. Auch Stoffart, Stoffmenge und Zustand spielen eine Rolle.

Die SI-Einheit der Temperatur ist Kelvin (K). Es gilt T in K = Temperatur in °C + 273,15. Für Temperaturunterschiede ist es einfacher: Eine Erwärmung um 10 °C entspricht einer Änderung um 10 K.

2. Drei Wege der Wärmeübertragung

Weg	Erklärung	Alltagsbeispiel
Wärmeleitung	Energie wird innerhalb eines Stoffes oder zwischen berührenden Körpern weitergegeben, ohne dass das Material als Ganzes mitströmt.	Ein Metalllöffel wird im heißen Tee am Griff warm.
Wärmeströmung (Konvektion)	Bewegte Flüssigkeiten oder Gase transportieren Energie.	Erwärmte Luft steigt über einem Heizkörper auf.
Wärmestrahlung	Elektromagnetische Strahlung überträgt Energie; dafür ist kein Stoff als Transportmittel nötig.	Sonnenstrahlung gelangt durch das nahezu luftleere Weltall zur Erde.

Metall leitet Wärme meist wesentlich besser als Holz. Bei Zimmertemperatur ist deine Hand normalerweise wärmer als beide Löffel. Metall führt der Hand schneller Energie ab und fühlt sich deshalb kälter an. Mit einem geeigneten Thermometer könntest du trotzdem annähernd dieselbe Temperatur messen.

Natürliche Konvektion entsteht häufig durch Dichteunterschiede: Erwärmte Luft dehnt sich bei gleichem Druck aus, hat eine geringere Dichte und steigt in kühlerer Umgebung auf. Ein Ventilator kann eine Strömung auch erzwingen. „Wärme steigt nach oben“ ist daher zu ungenau: Aufsteigen kann die erwärmte Luft.

3. Wie viel Energie braucht warmes Wasser?

Ohne Zustandsänderung lässt sich die benötigte Energie näherungsweise mit Q = m · c · ΔT berechnen. Dabei ist m die Masse, c die spezifische Wärmekapazität und ΔT die Temperaturänderung. Wir nehmen c im betrachteten Bereich als konstant an.

Für Wasser kannst du mit c ≈ 4,2 kJ/(kg · K) rechnen. Das bedeutet: Um 1 kg Wasser um 1 K zu erwärmen, sind ungefähr 4,2 kJ nötig. 1 kJ sind 1 000 J.

Ein Heizgerät mit 1 000 W würde diese Energie idealisiert in t = E / P = 84 000 J / 1 000 W = 84 s liefern. In Wirklichkeit werden auch Gefäß und Umgebung erwärmt. Deshalb benötigt das Gerät für diese Wassererwärmung mehr elektrische Energie und bei gleicher Leistung entsprechend länger.

4. Schmelzen und Verdampfen brauchen ebenfalls Energie

Erwärmst du Eis, steigt zunächst seine Temperatur. Beim Schmelzen eines reinen Stoffes unter konstantem Druck bleibt die Temperatur während des Übergangs gleich, obwohl weiter Energie zugeführt wird. Die Energie verändert die Anordnung und die Wechselwirkungen der Teilchen. Erst wenn das Eis vollständig geschmolzen ist, kann die Temperatur des flüssigen Wassers weiter steigen.

Übergang	Bezeichnung	Energieaustausch
fest → flüssig	Schmelzen	Energie wird aufgenommen.
flüssig → fest	Erstarren	Energie wird abgegeben.
flüssig → gasförmig	Verdampfen	Energie wird aufgenommen.
gasförmig → flüssig	Kondensieren	Energie wird abgegeben.

Wasser siedet bei normalem Luftdruck ungefähr bei 100 °C. Bei geringerem Druck liegt die Siedetemperatur niedriger. Verdunstung ist auch unterhalb der Siedetemperatur möglich und geschieht an der Oberfläche. So kann nasse Wäsche trocknen; auf der Haut kann verdunstender Schweiß kühlen.

Beim Verdampfen werden Wassermoleküle voneinander getrennt; sie werden nicht in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Es handelt sich um eine Zustandsänderung, nicht um diese chemische Zerlegung.

5. Eine Besonderheit des Wassers

Flüssiges Wasser hat bei gewöhnlichem Druck seine größte Dichte bei ungefähr 4 °C. Eis besitzt eine geringere Dichte als flüssiges Wasser und schwimmt. Ein See kann deshalb von oben zufrieren; unter der Eisdecke bleibt oft flüssiges Wasser als Lebensraum erhalten. Hier verbindet sich Wärmelehre mit Ökologie.

Üben: wissen, anwenden, erklären

1. Warum ist die Aussage „Der Metalllöffel ist kälter, weil er sich kälter anfühlt“ ohne Messung nicht zuverlässig?
2. Ordne zu: Ein warmer Luftstrom aus einem Föhn; ein Topfgriff aus Metall wird heiß; Sonnenlicht erwärmt die Haut.
3. Wie viel Energie braucht man näherungsweise, um 2,0 kg Wasser von 15 °C auf 35 °C zu erwärmen? Nutze c = 4,2 kJ/(kg · K).
4. Während reines Eis bei konstantem Druck schmilzt, wird weiter Energie zugeführt. Warum steigt die Temperatur dabei nicht?
5. Ein Gerät nimmt 100 kJ elektrische Energie auf; 84 kJ davon erwärmen das untersuchte Wasser. Berechne den Wirkungsgrad für diesen Zweck und erkläre den Verbleib der restlichen Energie.

Lösungen anzeigen

1. Das Gefühl hängt auch vom Energietransport ab. Metall führt der wärmeren Hand schneller Energie ab als Holz. Beide Löffel können trotzdem dieselbe Temperatur haben.
2. Föhn: erzwungene Konvektion; Griff: Wärmeleitung; Sonnenlicht: Strahlung. In realen Situationen können mehrere Übertragungswege gleichzeitig auftreten.
3. ΔT = 35 °C − 15 °C = 20 K. Q = 2,0 kg · 4,2 kJ/(kg · K) · 20 K = 168 kJ.
4. Die Energie wird für den Zustandsübergang benötigt: Anordnung und Wechselwirkungen der Teilchen ändern sich. Sie erhöht während des Schmelzens nicht die Temperatur.
5. η = 84 kJ / 100 kJ = 0,84 = 84 %. Die übrigen 16 kJ sind nicht verschwunden, sondern haben beispielsweise Gefäß, Gerät und Umgebung erwärmt.

Weiterlernen

Energie, Arbeit und Leistung · Das Teilchenmodell · Zur Physik-Übersicht

Quellen und weiterführendes Wissen

• LEIFIphysik: Wärmeleitung
• LEIFIphysik: Spezifische Wärmekapazität
• OpenStax Physics: Zustandsänderungen und latente Wärme (englisch)

Grundwissen bis zur mittleren Reife · Stand: 18. Oktober 2026. Reihenfolge und Vertiefung können je nach Bundesland und Schule variieren.

Deine Fahrradlampe leuchtet nur, wenn Energie zu ihr gelangt und ein geschlossener Stromkreis vorhanden ist. Doch was bedeuten Angaben wie 6 V, 0,3 A und 20 Ω? Hier lernst du die drei wichtigsten elektrischen Größen und wendest sie auf einfache Gleichstromkreise an.

1. Ein Stromkreis braucht einen geschlossenen Weg

In Metalldrähten gibt es bewegliche Elektronen. Wird ein leitender Weg zwischen den Polen einer Batterie geschlossen, können sich Ladungen gerichtet bewegen: Es fließt elektrischer Strom. Ein offener Schalter unterbricht diesen Weg.

Die Batterie wandelt chemische Energie in elektrische Energie um. In der Lampe wird elektrische Energie vor allem in Wärme und teilweise in Licht umgewandelt. Die Ladung wird dabei nicht verbraucht. In einem unverzweigten Stromkreis ist die Stromstärke vor und nach der Lampe gleich.

Die vereinbarte technische Stromrichtung verläuft im äußeren Stromkreis vom Pluspol zum Minuspol. Elektronen bewegen sich im Metalldraht in die entgegengesetzte Richtung. Beide Beschreibungen widersprechen sich nicht: Elektronen tragen negative Ladung.

2. Drei Größen, drei verschiedene Fragen

Größe	Bedeutung	Einheit
Stromstärke I	Wie viel elektrische Ladung passiert einen Leiterquerschnitt pro Zeit?	Ampere (A)
Spannung U	Wie viel Energie wird pro Ladungsmenge zwischen zwei Punkten übertragen?	Volt (V)
Widerstand R	Wie groß ist das Verhältnis von Spannung zu Stromstärke an einem Bauteil?	Ohm (Ω)

Du misst eine Spannung zwischen zwei Punkten und eine Stromstärke durch einen Zweig. Auch an einer nicht angeschlossenen Batterie kann eine Spannung anliegen, obwohl kein Strom durch einen äußeren Stromkreis fließt.

Für Rechnungen müssen die Einheiten passen: 1 A = 1 000 mA. Deshalb sind 250 mA = 0,250 A. Diese Umrechnung ist eine häufige Fehlerquelle.

3. Mit Widerstand, Spannung und Strom rechnen

Für einen ohmschen Leiter bei gleichbleibender Temperatur bleibt R konstant. Dann gilt: Verdoppelt man U, verdoppelt sich I. Das ist das ohmsche Gesetz. Nicht jedes Bauteil verhält sich so: Ein Glühlampenfaden wird beim Betrieb heiß; sein Widerstand verändert sich. Eine LED hat ebenfalls keine einfache proportionale U-I-Beziehung.

Ein Strommessgerät wird in den betreffenden Stromweg in Reihe eingefügt. Ein Spannungsmessgerät wird parallel an die beiden Anschlüsse des untersuchten Bauteils gelegt. Ein falsch parallel angeschlossenes Strommessgerät kann einen Kurzschluss verursachen.

4. Reihe und parallel: Wo kann die Ladung entlang?

Reihe: ein Weg

Pluspol → R₁ → R₂ → Minuspol

Durch beide Widerstände fließt derselbe Strom.

Parallel: zwei Zweige

Am Pluspol teilt sich der Strom auf:

Zweig 1: durch R₁ zum Minuspol
Zweig 2: durch R₂ zum Minuspol

Beide Widerstände liegen an derselben Spannung.

Vergleich	Reihenschaltung	Parallelschaltung
Stromstärke	I ist überall gleich.	Igesamt = I₁ + I₂
Spannung	Ugesamt = U₁ + U₂	U ist an beiden Zweigen gleich.
Gesamtwiderstand	Rgesamt = R₁ + R₂	1/Rgesamt = 1/R₁ + 1/R₂
Ein Zweig wird unterbrochen	Der einzige Stromweg ist unterbrochen.	Der andere Zweig kann weiter Strom führen.

Beispiel mit einer idealen 6-V-Quelle und zwei Widerständen von je 20 Ω: In Reihe ergeben sich 40 Ω und I = 6 V / 40 Ω = 0,15 A. An jedem Widerstand liegen 3 V. Parallel liegen an jedem Widerstand 6 V; je Zweig fließen 0,30 A. Insgesamt sind es 0,60 A, der Gesamtwiderstand beträgt 10 Ω.

An diesen Zahlen erkennst du: Ein zusätzlicher paralleler Stromweg verkleinert den Gesamtwiderstand. Die Stromstärke aus der Quelle nimmt bei gleichbleibender Spannung zu. Im Modell vernachlässigen wir den Widerstand der Leitungen und den Innenwiderstand der Quelle.

5. Leistung und Energie

Für elektrische Leistung gilt P = U · I. Bei 6 V und 0,30 A werden P = 1,8 W umgesetzt. Leistung beschreibt die Energieumwandlung pro Zeit. Läuft das Gerät 10 Minuten, dann sind das 600 s und E = P · t = 1,8 W · 600 s = 1 080 J. Mehr dazu findest du bei Energie, Arbeit und Leistung.

Beim Ausprobieren: Verwende nur geeignete Schulmaterialien mit kleinen Batteriespannungen, zum Beispiel 4,5 V, und passende Lämpchen. Verbinde Batteriepole niemals direkt: Auch eine kleine Batterie kann bei einem Kurzschluss heiß werden. Steckdosen und geöffnete Netzgeräte sind keine Experimentiermaterialien.

Üben: wissen, anwenden, erklären

1. In einem unverzweigten Stromkreis werden vor einer Lampe 0,20 A gemessen. Welche Stromstärke erwartest du dahinter? Begründe.
2. Ein Widerstand liegt an 12 V; es fließen 200 mA. Berechne R.
3. Zwei Widerstände von 30 Ω liegen in Reihe an 12 V. Bestimme Gesamtwiderstand, Stromstärke und Spannung an jedem Widerstand.
4. Dieselben Widerstände werden parallel an 12 V angeschlossen. Berechne die Stromstärke je Zweig und insgesamt.
5. Eine kleine Lampe wird mit 6 V und 0,25 A betrieben. Berechne ihre Leistung und die umgewandelte Energie in zwei Minuten.

Lösungen anzeigen

1. 0,20 A. Im unverzweigten, stationären Stromkreis wird keine Ladung verbraucht oder dauerhaft angesammelt.
2. 200 mA = 0,200 A. R = 12 V / 0,200 A = 60 Ω.
3. Rgesamt = 30 Ω + 30 Ω = 60 Ω. I = 12 V / 60 Ω = 0,20 A. An jedem Widerstand: U = 30 Ω · 0,20 A = 6 V.
4. Je Zweig: I = 12 V / 30 Ω = 0,40 A. Insgesamt: 0,40 A + 0,40 A = 0,80 A.
5. P = 6 V · 0,25 A = 1,5 W. Zwei Minuten sind 120 s. E = 1,5 W · 120 s = 180 J.

Weiterlernen

Wohin geht die Energie? Wärme und Temperatur · Elektronen im Atombau · Zur Physik-Übersicht

Quellen und weiterführendes Wissen

• LEIFIphysik: Elektrische Stromkreise und ihre Größen
• OpenStax Physics: Reihenschaltungen (englisch)
• OpenStax Physics: Parallelschaltungen (englisch)

Grundwissen bis zur mittleren Reife · Stand: 18. Oktober 2026. Reihenfolge und Vertiefung können je nach Bundesland und Schule variieren.

Lernziel: Du unterscheidest Energie, Arbeit und Leistung und kannst einfache Energieumwandlungen berechnen. Vorwissen: Kräfte und Bewegung.

Drei Begriffe, drei Fragen

Größe	Welche Frage beantwortet sie?	Einheit
Energie E	Wie viel Energie ist in einem System gespeichert oder wird übertragen?	Joule (J).
Arbeit W	Wie viel Energie wird durch eine Kraft längs eines Weges übertragen?	Joule (J), auch Newtonmeter (N · m).
Leistung P	Wie viel Energie wird pro Zeit übertragen oder umgewandelt?	Watt (W), also Joule pro Sekunde.

Ein Motor mit größerer Leistung kann die gleiche Arbeit in kürzerer Zeit verrichten. Leistung ist deshalb keine größere oder kleinere „Energiesorte“. Achtung bei den Zeichen: W kann als Formelzeichen Arbeit bedeuten; hinter einer Zahl bezeichnet W die Einheit Watt.

Energieformen im Alltag

• Bewegungsenergie: Ein fahrendes Fahrrad besitzt kinetische Energie.
• Lageenergie: Ein angehobener Gegenstand besitzt im System aus Gegenstand und Erde potenzielle Energie.
• Spannenergie: Eine gedehnte Feder oder ein gespanntes Gummiband kann Energie speichern.
• Chemische Energie: Nahrungsmittel und Brennstoffe können bei Reaktionen Energie abgeben.
• Innere Energie: Dazu gehören unter anderem die ungeordnete Bewegung und die Wechselwirkungen der Teilchen.

Die Schaukel als Energiegeschichte

Betrachte eine Schaukel näherungsweise als Pendel: Seile und Sitz werden vereinfacht, Anschubsen und Reibung zunächst vernachlässigt. Wir wählen die tiefste Lage als Nullniveau der Lageenergie.

Position	Bewegung	Energie
Seitlicher Umkehrpunkt	Für einen Moment v = 0.	Lageenergie maximal, Bewegungsenergie null.
Auf dem Weg nach unten	Die Schaukel wird schneller.	Lageenergie nimmt ab, Bewegungsenergie nimmt zu.
Tiefster Punkt	Geschwindigkeit maximal.	Lageenergie bezogen auf das gewählte Nullniveau null, Bewegungsenergie maximal.
Auf dem Weg nach oben	Die Schaukel wird langsamer.	Bewegungsenergie wird wieder in Lageenergie umgewandelt.

Ohne Reibung bleibt die Summe aus Lage- und Bewegungsenergie gleich. Eine echte Schaukel kommt allmählich zur Ruhe, weil mechanische Energie unter anderem in innere Energie der Umgebung übergeht. Die Energie verschwindet nicht. Im energetisch abgeschlossenen Gesamtsystem bleibt sie erhalten.

Mit Energie rechnen

Nahe der Erdoberfläche gilt E_pot = m · g · h. Für die Bewegungsenergie gilt bei Alltagsgeschwindigkeiten E_kin = ½ · m · v². Die Höhe h bezieht sich auf ein gewähltes Nullniveau; v muss in m/s eingesetzt werden.

Beispiel: Ein idealisiertes Pendel startet aus der Ruhe 0,80 m über seinem tiefsten Punkt. Ohne Reibung gilt dort unten:

m · g · h = ½ · m · v²
v = √(2 · g · h) = √(2 · 9,81 m/s² · 0,80 m) ≈ 3,96 m/s.

Die Masse kürzt sich heraus. Unter diesen Annahmen hängt die Geschwindigkeit unten von der Starthöhe ab, nicht von der Masse. Eine echte Schaukel weicht wegen Reibung und der Bewegung des Menschen davon ab.

Arbeit: Kraft längs eines Weges

Für eine konstante Kraft in Bewegungsrichtung gilt W = F · s. Wirkt die Kraft schräg, zählt nur ihre Komponente längs des Weges. Beim gleichmäßigen Anheben einer Kiste ist die Hubarbeit W = m · g · h.

Eine Kiste mit 10 kg wird 1,5 m angehoben. Mit g ≈ 10 N/kg ergibt sich W = 10 · 10 · 1,5 J = 150 J. Hältst du sie anschließend still, verrichtest du in diesem vereinfachten Modell keine weitere mechanische Arbeit an der Kiste. Deine Muskeln benötigen dennoch Stoffwechselenergie.

Leistung und Wirkungsgrad

Die mittlere Leistung ist P = W / Δt beziehungsweise P = ΔE / Δt. Werden die 150 J Hubarbeit in 3 s verrichtet, beträgt die mittlere Hubleistung 50 W; in 6 s sind es 25 W. Die Arbeit ist jeweils gleich.

Der Wirkungsgrad η = nutzbare Energie / zugeführte Energie beschreibt, welcher Anteil dem gewünschten Zweck dient. Ein Motor nimmt 200 J auf und gibt 150 J als Hubarbeit ab: η = 150/200 = 0,75 = 75 %. Die übrigen 50 J sind nicht vernichtet, sondern beispielsweise als innere Energie in Motor und Umgebung vorhanden.

Eine Kilowattstunde ist eine Energieeinheit: 1 kWh = 3,6 MJ. Ein Gerät mit konstanter Leistung von 1 kW setzt in einer Stunde 1 kWh um.

Teste dein Verständnis

1. Welche Energie ist am seitlichen Umkehrpunkt einer idealen Schaukel maximal?
2. Wie verändert sich die Bewegungsenergie bei doppelter Geschwindigkeit und gleicher Masse?
3. Ein Motor verrichtet 600 J Arbeit in 4 s. Welche mittlere Leistung hat er?
4. Ein Gerät nimmt 500 J auf; 350 J werden wie gewünscht genutzt. Berechne den Wirkungsgrad.

Lösungen anzeigen

1. Die Lageenergie. Die Bewegungsenergie ist dort für einen Moment null.
2. Sie vervierfacht sich, weil die Geschwindigkeit quadratisch eingeht.
3. P = 600 J / 4 s = 150 W.
4. η = 350/500 = 0,70 = 70 %.

Verbindungen: Energie in Pflanzen und Zellen · Energie bei chemischen Reaktionen · Alle Physik-Themen

Quellen und weiterführendes Wissen

• LEIFIphysik: Arbeit, Energie und Leistung
• LEIFIphysik: Energie und Energieerhaltungssatz
• LEIFIphysik: Energieerhaltung und Energieumwandlung

Stand: 18. Oktober 2026. Erklärungen und Aufgaben für die Mittelstufe; gekennzeichnete Vertiefungen führen weiter.

Lernziel: Du beschreibst die Wirkung von Kräften, unterscheidest Masse und Gewichtskraft und rechnest mit F = m · a. Einstieg ab etwa Klasse 8.

Eine Kraft verändert Bewegung oder Form

Du schiebst einen Einkaufswagen an, bremst ein Fahrrad oder spannst ein Gummiband. Kräfte können den Bewegungszustand eines Körpers verändern oder ihn verformen. Eine Bewegungsänderung ist nicht nur schneller oder langsamer werden: Auch eine Richtungsänderung ist eine Beschleunigung.

Kräfte besitzen Betrag und Richtung. Deshalb stellt man sie mit Pfeilen dar. Entscheidend ist die resultierende Kraft, also die Summe aller auf den betrachteten Körper wirkenden Kräfte. Zwei entgegengesetzte, gleich große Kräfte können sich ausgleichen.

Die drei newtonschen Gesetze

Gesetz	Kernaussage	Alltagsbeispiel
1. Trägheitsgesetz	Ist die resultierende Kraft null, bleibt ein Körper in Ruhe oder bewegt sich geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit.	Beim Bremsen des Busses bewegt sich dein Körper zunächst weiter nach vorn.
2. Grundgesetz	Bei gleichbleibender Masse gilt: Fres = m · a.	Ein leerer Einkaufswagen lässt sich mit derselben resultierenden Kraft stärker beschleunigen als ein voller.
3. Wechselwirkungsgesetz	Übt Körper A eine Kraft auf B aus, übt B gleichzeitig eine gleich große entgegengesetzte Kraft auf A aus.	Beim Gehen drückt dein Fuß den Boden nach hinten; der Boden übt eine Kraft nach vorn auf dich aus.

Die Kräfte des dritten Gesetzes greifen an zwei verschiedenen Körpern an. Sie heben sich deshalb in der Kräftebilanz eines einzelnen Körpers nicht auf. Die Gesetze beschreiben Bewegungen in Bezugssystemen, die selbst nicht beschleunigt sind, für Alltagssituationen sehr gut.

Rechnen mit F = m · a

Ein Wagen hat eine Masse von 12 kg. Du ziehst mit 30 N nach rechts; eine bremsende Kraft von 6 N wirkt nach links. Beide wirken entlang derselben Linie.

1. Resultierende Kraft bestimmen: F_res = 30 N − 6 N = 24 N nach rechts.
2. Nach der Beschleunigung umstellen: a = F_res / m.
3. Einsetzen: a = 24 N / 12 kg = 2 m/s² nach rechts.
4. Deuten: Bei gleichbleibender resultierender Kraft nimmt die Geschwindigkeit in dieser Richtung pro Sekunde um 2 m/s zu.

Die Einheit der Kraft ist Newton: 1 N = 1 kg · m/s². Die Beschleunigung ist keine Geschwindigkeit. 2 m/s² beschreibt, wie stark sich die Geschwindigkeit pro Zeit ändert.

Masse ist nicht Gewichtskraft

Die Masse m wird in Kilogramm angegeben. Sie ist ein Maß für die Trägheit eines Körpers. Die Gewichtskraft F_G entsteht durch die Gravitation und wird in Newton gemessen. Nahe der Erdoberfläche gilt näherungsweise:

F_G = m · g, mit g ≈ 9,81 N/kg = 9,81 m/s².

Eine Tasche mit 5 kg Masse erfährt auf der Erde etwa 49 N Gewichtskraft. Auf dem Mond bleibt ihre Masse 5 kg, ihre Gewichtskraft ist aber deutlich kleiner. In überschlägigen Schulrechnungen darf man häufig g ≈ 10 N/kg verwenden, wenn das angegeben ist.

Was zeigt eine Schaukel?

Am seitlichen Umkehrpunkt ist die Geschwindigkeit einer idealisierten Schaukel für einen Moment null. Trotzdem wirkt eine resultierende Kraft zurück in Richtung der tiefsten Lage: Die Schaukel beginnt zurückzuschwingen. Geschwindigkeit null bedeutet nicht automatisch Kraft null. Am tiefsten Punkt ist die Geschwindigkeit am größten; für die gekrümmte Bahn ist dort weiterhin eine Beschleunigung in Richtung der Aufhängung nötig.

Typische Denkfehler

• „Damit etwas weiterfährt, muss ständig eine resultierende Kraft nach vorn wirken.“ Ohne Reibung wäre das nicht nötig. Im Alltag gleicht der Antrieb oft gerade die bremsenden Kräfte aus.
• „Wenn ein Körper ruht, wirken keine Kräfte.“ Auf ein ruhendes Buch wirken Gewichtskraft nach unten und Stützkraft des Tisches nach oben.
• „Kraft und Gegenkraft wirken auf denselben Körper.“ Die Wechselwirkungskräfte gehören zu zwei verschiedenen Körpern.

Teste dein Verständnis

1. Ein Körper wird mit 15 N nach rechts und 15 N nach links gezogen. Wie groß ist die resultierende Kraft?
2. Welche Beschleunigung erzeugen 18 N resultierende Kraft bei einer Masse von 6 kg?
3. Berechne die Gewichtskraft einer Masse von 2 kg mit g = 10 N/kg.
4. Warum beschleunigt eine Schaukel am seitlichen Umkehrpunkt, obwohl sie dort kurz stillsteht?

Lösungen anzeigen

1. 0 N. Ohne weitere resultierende Kraft bleibt ihr Bewegungszustand unverändert.
2. a = 18 N / 6 kg = 3 m/s².
3. F_G = 2 kg · 10 N/kg = 20 N.
4. Eine Komponente der Gewichtskraft wirkt entlang der Bahn zurück zur tiefsten Lage. Eine momentan verschwindende Geschwindigkeit schließt Beschleunigung nicht aus.

Weiterlernen: Energie, Arbeit und Leistung · Bewegung mit Ableitung und Integral · Alle Physik-Themen

Quellen und weiterführendes Wissen

• LEIFIphysik: Mechanik – Kräfte und Bewegung

Stand: 18. Oktober 2026. Erklärungen und Aufgaben für die Mittelstufe; gekennzeichnete Vertiefungen führen weiter.