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2026-07-27T19:27:03Z

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= Newtons erstes Gesetz - Physik =

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= Einleitung =

Warum bewegst Du Dich in einem bremsenden Bus nach vorn? Warum bleibt ein Buch auf dem Tisch liegen? Diese Fragen beantwortet '''Newtons erstes Gesetz''', auch '''Trägheitsgesetz''' genannt. Es gehört zu den Grundlagen der [[Klassische Mechanik|klassischen Mechanik]].

[[Datei:Sir Isaac Newton by Sir Godfrey Kneller, Bt.jpg|350px|rahmenlos|center]]

[[Isaac Newton]] veröffentlichte seine Bewegungsgesetze 1687. Seine Überlegungen knüpften unter anderem an Arbeiten von [[Galileo Galilei]] an.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=H38UTATvRNI |500|center}}

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= Das Trägheitsgesetz =

{{BR}}
== Formulierung ==

'''Ein Körper bleibt in Ruhe oder bewegt sich geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit, solange die resultierende Kraft auf ihn null ist.'''

Mit der Extension Math:

<math>\sum_i \vec{F}_i=\vec{0}\Rightarrow\vec{a}=\vec{0}\Rightarrow\vec{v}=\text{konstant}</math>

# [[Ruhe]]: Ein ruhender Körper bleibt in Ruhe.
# [[Gleichförmige Bewegung]]: Ein bewegter Körper behält Geschwindigkeit und Richtung bei.

[[Datei:Newton's Three Laws of Motion.svg|600px|rahmenlos|center]]

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== Trägheit ==

'''Trägheit''' bedeutet, dass ein Körper seinen Bewegungszustand beibehält. Er wird nur schneller, langsamer oder in eine andere Richtung bewegt, wenn eine resultierende äußere Kraft wirkt.

Auch eine Richtungsänderung ist eine [[Beschleunigung]]. Deshalb benötigt eine Kreisbewegung eine Kraft.

[[Datei:Circular motion - Newton first law.svg|450px|rahmenlos|center]]

Die [[Masse]] ist ein Maß für die Trägheit. Ein voller Einkaufswagen lässt sich schwerer beschleunigen und abbremsen als ein leerer.

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= Kräftegleichgewicht =

Auf einen Körper können mehrere Kräfte wirken. Entscheidend ist ihre Vektorsumme:

<math>\vec{F}_\text{res}=\vec{F}_1+\vec{F}_2+\ldots</math>

Gilt <math>\vec{F}_\text{res}=\vec{0}</math>, herrscht '''Kräftegleichgewicht'''.

[[Datei:Net force.svg|500px|rahmenlos|center]]

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== Beispiel: Buch auf dem Tisch ==

Auf ein Buch wirken die [[Gewichtskraft]] nach unten und die [[Normalkraft]] des Tisches nach oben. Beide Kräfte sind gleich groß und entgegengesetzt:

<math>\vec{F}_G+\vec{F}_N=\vec{0}</math>

Das Buch bleibt deshalb in Ruhe.

[[Datei:Free body diagram.png|400px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
== Beispiel: Gleichförmige Fahrt ==

Ein Auto kann mit konstanter Geschwindigkeit fahren, obwohl der Motor eine Kraft erzeugt. Wenn Antriebskraft, Reibung und Luftwiderstand sich ausgleichen, ist die resultierende Kraft null.

{{BR}}
= Reibung im Alltag =

Viele Gegenstände werden langsamer, weil [[Reibung]] und [[Luftwiderstand]] wirken. Ohne diese Kräfte würde ein Körper seine Bewegung beibehalten.

[[Datei:Dry friction-1.svg|500px|rahmenlos|center]]

Ein Eishockeypuck gleitet auf glattem Eis länger als ein Gegenstand auf rauem Boden.

[[Datei:Ice hockey puck on ice 20180112.jpg|500px|rahmenlos|center]]

'''Häufiges Missverständnis:''' Ein Körper braucht ständig eine Kraft, um sich weiterzubewegen.

'''Richtig:''' Eine resultierende Kraft ist nur nötig, um die Geschwindigkeit oder Richtung zu ändern.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=uuBnm7vW4Vo |500|center}}

{{BR}}
= Trägheit im Alltag =

{{BR}}
== Bus und Auto ==

Beim Anfahren werden Deine Füße durch den Busboden nach vorn beschleunigt. Dein Oberkörper bleibt wegen seiner Trägheit zunächst zurück. Beim Bremsen bewegt sich Dein Körper zunächst weiter nach vorn.

Ein [[Sicherheitsgurt]] übt die notwendige Kraft aus, um Deinen Körper zusammen mit dem Fahrzeug abzubremsen. Die [[Kopfstütze]] schützt besonders bei einem Aufprall von hinten.

{{BR}}
== Münze und Karte ==

Lege eine Karte auf ein Glas und eine Münze auf die Karte. Schnippst Du die Karte schnell waagerecht weg, fällt die Münze in das Glas. Die Münze behält zunächst ihren Ruhezustand bei.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=VWg-AFEKyNA |500|center}}

{{BR}}
== Sport ==

Ein Fußball bleibt liegen, bis eine Kraft auf ihn wirkt. Nach dem Schuss bremsen Rollreibung und Luftwiderstand den Ball.

[[Datei:Newton's Law of Motion Soccer Diagram.pdf|600px|rahmenlos|center]]

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= Bezugssysteme =

Bewegung wird immer relativ zu einem [[Bezugssystem]] beschrieben. Ein Fahrgast ruht relativ zum Bus, bewegt sich aber relativ zur Straße.

Newtons erstes Gesetz gilt in seiner einfachen Form in einem '''Inertialsystem'''. Dort bleibt ein kräftefreier Körper in Ruhe oder bewegt sich gleichförmig geradlinig.

In einem beschleunigten Bezugssystem können [[Scheinkraft|Scheinkräfte]] auftreten.

{{BR}}
= Historischer Hintergrund =

[[Galileo Galilei]] untersuchte Bewegungen auf schiefen Ebenen und erkannte die Bedeutung der Reibung.

[[Datei:Inclined-plane-experiment.svg|600px|rahmenlos|center]]

Newton formulierte daraus ein allgemeines Bewegungsgesetz. Seine drei Gesetze behandeln Trägheit, den Zusammenhang von Kraft und Beschleunigung sowie das Wechselwirkungsprinzip.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=WS8HrOgPFD0 |500|center}}

{{BR}}
= Mathematische Beschreibung =

Gilt

<math>\sum_i\vec{F}_i=\vec{0}</math>,

dann gilt

<math>\vec{a}=\frac{\mathrm d\vec{v}}{\mathrm dt}=\vec{0}</math>.

Damit bleibt die Geschwindigkeit konstant:

<math>\vec{v}(t)=\vec{v}_0</math>

und für den Ort gilt:

<math>\vec{r}(t)=\vec{r}_0+\vec{v}_0\cdot t</math>.

{{BR}}
= Experimente =

{{BR}}
== Münze und Karte ==

'''Material:''' Glas, Karte, Münze.

'''Durchführung:''' Lege die Karte auf das Glas und die Münze darauf. Schnippe die Karte waagerecht weg.

'''Beobachtung:''' Die Münze fällt in das Glas.

'''Erklärung:''' Die Münze behält zunächst ihren Ruhezustand bei.

{{BR}}
== Wagen und Klotz ==

'''Material:''' Experimentierwagen, leichter Klotz, weiche Begrenzung.

'''Durchführung:''' Stelle den Klotz auf den Wagen und stoppe den Wagen vorsichtig.

'''Beobachtung:''' Der Klotz bewegt sich relativ zum Wagen nach vorn.

'''Erklärung:''' Der Klotz behält zunächst seine Geschwindigkeit bei.

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= Zusammenfassung =

Newtons erstes Gesetz beschreibt die Trägheit. Ohne resultierende Kraft bleibt ein Körper in Ruhe oder bewegt sich geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit. Kräfte können vorhanden sein und sich trotzdem gegenseitig aufheben. Reibung erklärt, warum Bewegungen im Alltag oft langsamer werden.

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= Interaktive Aufgaben =

{{BR}}
== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''Was besagt Newtons erstes Gesetz?'''
(Ein Körper behält ohne resultierende Kraft seinen Bewegungszustand bei)
(!Ein Körper wird ohne Kraft immer schneller)
(!Jeder bewegte Körper bewegt sich auf einer Kreisbahn)
(!Jeder ruhende Körper besitzt keine Masse)

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<br>

{{MC}}

'''Wann herrscht Kräftegleichgewicht?'''
(Die resultierende Kraft ist null)
(!Es wirkt nur eine Kraft)
(!Der Körper bewegt sich immer nach unten)
(!Die Masse ist null)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was bleibt bei kräftefreier Bewegung konstant?'''
(Die Geschwindigkeit)
(!Die Temperatur)
(!Die Masse nimmt ab)
(!Die Richtung ändert sich ständig)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was ist ein Maß für die Trägheit?'''
(Die Masse)
(!Die Farbe)
(!Die Temperatur)
(!Die Oberfläche)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Warum wird ein Ball auf dem Boden langsamer?'''
(Reibung und Luftwiderstand bremsen ihn)
(!Seine Trägheit verschwindet)
(!Seine Masse wird null)
(!Er verliert jede Kraft)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was geschieht beim plötzlichen Bremsen eines Busses?'''
(Der Körper bewegt sich zunächst nach vorn weiter)
(!Der Körper bewegt sich sofort nach hinten)
(!Die Masse verdoppelt sich)
(!Die Geschwindigkeit wird sofort negativ)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Warum bleibt ein Buch auf dem Tisch liegen?'''
(Gewichtskraft und Normalkraft gleichen sich aus)
(!Es wirkt keine Kraft)
(!Nur die Gewichtskraft wirkt)
(!Das Buch wird nach oben beschleunigt)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was ist ein Inertialsystem?'''
(Ein Bezugssystem für kräftefreie gleichförmige Bewegung)
(!Ein beschleunigtes Bezugssystem)
(!Ein Messgerät für Kräfte)
(!Ein besonders schwerer Körper)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was kann eine resultierende Kraft bewirken?'''
(Sie kann Geschwindigkeit oder Richtung ändern)
(!Sie macht jeden Körper masselos)
(!Sie verhindert jede Bewegung)
(!Sie hält jede Bewegung konstant)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Warum schützt ein Sicherheitsgurt?'''
(Er übt eine bremsende Kraft auf den Körper aus)
(!Er entfernt die Trägheit)
(!Er macht den Körper leichter)
(!Er erhöht die Geschwindigkeit)

{{E}}
<br>

{{BR}}
== Memory ==

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| Trägheit || Beibehalten des Bewegungszustandes
|-
| Resultierende Kraft || Summe aller äußeren Kräfte
|-
| Inertialsystem || Bezugssystem für gleichförmige Bewegung
|-
| Masse || Maß der Trägheit
|-
| Reibung || Bremsende Kraft zwischen Oberflächen
|-
| Sicherheitsgurt || Kraft zur Verzögerung des Körpers
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Thema
|-
| '''Trägheit'''
| Beibehalten des Bewegungszustandes
|-
| '''Kräftegleichgewicht'''
| Resultierende Kraft gleich null
|-
| '''Inertialsystem'''
| Bezugssystem ohne Scheinkräfte
|-
| '''Reibung'''
| Bremst viele Alltagsbewegungen
|-
| '''Sicherheitsgurt'''
| Bremst den Körper im Fahrzeug
|}
{{E}}

<br>
<br />

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Trägheit || Welche Eigenschaft erhält den Bewegungszustand?
|-
| Newton || Wer formulierte die drei Bewegungsgesetze?
|-
| Reibung || Welche Kraft bremst auf Oberflächen?
|-
| Masse || Welche Größe ist ein Maß der Trägheit?
|-
| Inertialsystem || Wie heißt ein geeignetes Bezugssystem?
|-
| Geschwindigkeit || Welche Größe bleibt ohne Gesamtkraft konstant?
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Newtons+erstes+Gesetz+Physik </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Newtons erstes Gesetz heißt auch { Trägheitsgesetz }. Ein Körper behält seinen Bewegungszustand bei, wenn die { resultierende Kraft } null ist. Ein ruhender Körper bleibt in { Ruhe }. Ein bewegter Körper behält seine { Geschwindigkeit }. Die { Masse } ist ein Maß für die Trägheit. Im Alltag bremst häufig die { Reibung }. Das Gesetz gilt in einem { Inertialsystem }. Beim Bremsen schützt der { Sicherheitsgurt }.
</quiz>

<br>

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= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht ===

# [[Alltagsbeispiel Trägheit|Alltagsbeispiel]]: Beschreibe eine Situation, in der Du Trägheit bemerkst.
# [[Kräftebild Buch|Kräftebild]]: Zeichne Gewichtskraft und Normalkraft an einem Buch.
# [[Münzenexperiment|Münzenexperiment]]: Führe den Versuch mit Münze und Karte durch.
# [[Begriffsplakat Trägheit|Begriffsplakat]]: Gestalte ein Lernplakat mit vier Grundbegriffen.

{{BR}}
=== Standard ===

# [[Busfahrt analysieren|Busfahrt analysieren]]: Erkläre Anfahren und Bremsen mit dem Trägheitsgesetz.
# [[Videoanalyse Bewegung|Videoanalyse]]: Filme einen rollenden Wagen und untersuche seine Bewegung.
# [[Reibungsvergleich|Reibungsvergleich]]: Vergleiche dieselbe Bewegung auf zwei Unterlagen.
# [[Sicherheitskonzept|Sicherheitskonzept]]: Erkläre Sicherheitsgurt und Kopfstütze in einer Infografik.

{{BR}}
=== Schwer ===

# [[Inertialsystem untersuchen|Inertialsystem untersuchen]]: Vergleiche Straße und beschleunigtes Fahrzeug als Bezugssysteme.
# [[Messreihe Wagenbewegung|Messreihe]]: Erstelle ein Ort-Zeit-Diagramm für einen Experimentierwagen.
# [[Fehleranalyse Trägheitsexperiment|Fehleranalyse]]: Untersuche störende Kräfte in einem Versuch.
# [[Erklärvideo Newton|Erklärvideo]]: Produziere ein kurzes Erklärvideo zu einem Missverständnis.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

# [[Transfer Sicherheitsgurt|Sicherheitsgurt]]: Erkläre die Bewegung eines ungesicherten Gegenstandes beim Bremsen.
# [[Kräftegleichgewicht Aufzug|Aufzug]]: Beurteile die resultierende Kraft bei konstanter Aufwärtsfahrt.
# [[Bewegung im Weltraum|Weltraum]]: Beschreibe die Bewegung eines losgelassenen Werkzeugs ohne äußere Kräfte.
# [[Motor und konstante Geschwindigkeit|Fahrzeug]]: Erkläre, warum ein Auto bei konstanter Geschwindigkeit Motorkraft benötigt.
# [[Kurvenfahrt|Kurvenfahrt]]: Begründe, warum eine Kurvenfahrt trotz konstantem Tachowert beschleunigt ist.
# [[Experiment bewerten|Experiment]]: Bewerte einen rollenden Ball als Beispiel für kräftefreie Bewegung.

<br>
<br>

{{BR}}
= Lernnachweis =

# Formuliere das Trägheitsgesetz in eigenen Worten.
# Erkenne Kräftegleichgewichte.
# Erkläre Alltagssituationen mit Trägheit.
# Zeichne einfache Kräftebilder.
# Unterscheide Kraft und resultierende Kraft.
# Ordne Reibung als bremsende Kraft ein.
# Verwende Masse als Maß der Trägheit.
# Wähle ein geeignetes Bezugssystem.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Newtonsche_Gesetze </iframe>

<br>

{{BR}}
= Verknüpfte Lernbereiche =

{| align=center
{{:D-Tab}}
'''[[Newtons erstes Gesetz]]'''
# [[Trägheit]]
# [[Kraft]]
# [[Kräftegleichgewicht]]
# [[Masse]]
# [[Geschwindigkeit]]
# [[Beschleunigung]]
# [[Reibung]]
# [[Inertialsystem]]
|}

[[Kategorie:Physik]]
[[Kategorie:Mechanik]]
[[Kategorie:Newtonsche Gesetze]]
[[Kategorie:Kraft]]
[[Kategorie:Bewegung]]
[[Kategorie:Klasse 7-8]]
[[Kategorie:Klasse 9-10]]
[[Kategorie:Schule]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
{{MT}}

Newtons erstes Gesetz - Physik - Versionsgeschichte

Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt