Das dritte newtonsche Gesetz

Philipp arbeitet im Weltraum, hat aber keinen Treibstoff mehr in seinem Jetpack. Wie kommt er zurück zum Raumschiff, bevor ihm die Luft ausgeht? Kehren wir auf die Erde zurück, um die Lösung zu finden. Hier sind Kim und Jenny! Kim schiebt Jenny an, aber was passiert?

Beide bewegen sich. Beide beschleunigen! Das funktioniert so: Kim wirkt auf Jenny mit einer Kraft ein, in diese Richtung. Aber da Kim sich ebenso bewegt, muss auch auf Kim eine Kraft einwirken. Ohne Krafteinwirkung keine Änderung der Geschwindigkeit.

Newtons erstes Gesetz! Also sind Kim und Jenny jeweils einer Kraft ausgesetzt – einer Kraft von gleicher Größe, aber in entgegengesetzter Richtung. Die Kräfte bilden ein Aktions-Reaktions-Paar. Du hast das sicher schon viele Male gesehen – oder gespürt: Es ist der Grund, warum... ...deine Hand weh tut, wenn du sie gegen die Wand schlägst; ...ein Hubschrauber fliegt; ...ein Schwimmer sich mit Armbewegungen vorwärts bewegt; ...und eine Pistole beim Abfeuern einen Rückstoß erfährt. All das wird durch Aktions-Reaktions-Paare von Kräften verursacht.

Und genau darum geht es im dritten newtonschen Gesetz. Es besagt, dass: Wenn ein Objekt eine Kraft auf ein anderes Objekt ausübt, dann ist es selbst betroffen, durch eine gleich große Kraft in entgegengesetzter Richtung. Die Hand drückt gegen die Wand, und die Wand... ...drückt gegen die Hand. Der Hubschrauber drückt die Luft nach unten, die Luft drückt... ...den Hubschrauber nach oben. ...Der Schwimmer schiebt das Wasser nach hinten, das Wasser schiebt... ...den Schwimmer nach vorn. Die Pistole schiebt die Kugel nach vorne, die Kugel... ...drückt die Waffe nach hinten.

Dasselbe passiert hier. Wenn Kim Jenny anschiebt, schiebt Jenny zurück – in die entgegengesetzte Richtung. Die Kraft, die auf Kim einwirkt, ist ebenso so stark wie die, die auf Jenny einwirkt. Da beide gleich viel wiegen, bewegen sie sich auch gleich weit. Aber was ist, wenn wir Jenny durch etwas Schwereres ersetzen?

Die Reaktionskraft ist ebenso groß wie Kims Aktionskraft... ...der Elefant bewegt sich aber nur ein kleines bisschen. Das hängt mit Newtons zweitem Bewegungsgesetz zusammen. Es kostet mehr Kraft, eine große Masse zu beschleunigen, als eine kleine. Drück jetzt die Pause-Taste und versuch es selbst! Okay, und was ist hiermit?

Kim drückt gegen eine Mauer! Aber die Mauer bewegt sich überhaupt nicht? Genau dasselbe. Die Kräfte sind gleich groß – aber die Mauer ist am Boden befestigt. Und der Boden ist fest mit der Erde verbunden!

Beschleunigung ist gleich Kraft geteilt durch Masse. ... Und die Erde hat eine sehr viel größere Masse... Wir bemerken also nicht mal, dass sie beschleunigt. Kim hat jetzt eine Idee, wie sie Philipp helfen kann – unter Anwendung von Newtons drei Bewegungsgesetzen! Kim übt eine Kraft auf den Ball aus, der verändert seine Geschwindigkeit und fliegt davon.

Das erste newtonsche Gesetz. Indem sie den Ball voller Elan wirft, ist die Kraft groß und der Ball beschleunigt stark. Das zweite newtonsche Gesetz. Eine ebenso große Reaktionskraft wirkt auf Kim, in die entgegengesetzte Richtung. Das dritte newtonsche Gesetz.

Und dann ist da noch die Reibung, die die Bewegung verlangsamt. So, wie hilft das jetzt Philipp? Er kann genau das Gleiche tun! Wirf etwas! Und nutze die Reaktionskraft dazu, wieder zum Raumschiff zu gelangen!

Etwas kleines genügt. Ja, den Schraubenschlüssel! In welche Richtung musst du ihn werfen? Heeeh! Genau!

Um dich in Richtung Raumschiff zu bewegen, musst du den Schraubenschlüssel in die andere Richtung werfen! Philipp wirft den Schraubenschlüssel – und die Reaktionskraft schiebt ihn in die entgegengesetzte Richtung. Philipp hat mehr Masse als der Schraubenschlüssel, er beschleunigt also nur ein kleines bisschen. Aber das macht nichts, denn hier gibt es keine Reibungskraft, die ihn bremsen würde. So, das war's.

Alle drei newtonschen Bewegungsgesetze haben Philipp geholfen. Hoffen wir nur, dass der Schraubenschlüssel, der jetzt mit konstanter Geschwindigkeit durchs All fliegt, nicht in etwas Wichtiges stößt.