Das Wechselwirkungsprinzip – Actio und Reactio
Das Wechselwirkungsprinzip – Actio und Reactio
Das Wechselwirkungsprinzip – Actio und Reactio
Einleitung
Das Wechselwirkungsprinzip ist das dritte der Newtonschen Gesetze. Es wird auch Actio und Reactio genannt.
Die Grundidee ist einfach:
Übt Körper A eine Kraft auf Körper B aus, so übt Körper B gleichzeitig eine gleich große, entgegengesetzt gerichtete Kraft auf Körper A aus.
Das Kräftepaar
Kräfte treten bei einer Wechselwirkung immer als Paar auf:
- Actio: Körper A wirkt auf Körper B.
- Reactio: Körper B wirkt auf Körper A.
Beide Kräfte sind gleich groß. Sie zeigen in entgegengesetzte Richtungen.
Wichtig: Die beiden Kräfte wirken auf verschiedene Körper. Deshalb heben sie sich nicht gegenseitig auf.
Beispiele aus dem Alltag
Beim Gehen drückst Du den Boden nach hinten. Der Boden drückt Dich nach vorn.
Beim Schwimmen drückst Du Wasser nach hinten. Das Wasser drückt Dich nach vorn.
Zwei Personen auf Rollschuhen stoßen sich ab. Beide bewegen sich in entgegengesetzte Richtungen.
Eine Rakete stößt Gas nach unten aus. Das Gas drückt die Rakete nach oben.
Gleiche Kraft, verschiedene Bewegung
Die Kräfte sind gleich groß. Die Bewegungen müssen aber nicht gleich sein.
Ein leichter Körper wird durch dieselbe Kraft stärker beschleunigt als ein schwerer Körper. Es gilt:
Kein Kräftegleichgewicht
Beim Kräftegleichgewicht wirken Kräfte auf denselben Körper.
Bei Actio und Reactio wirken die beiden Kräfte auf verschiedene Körper.
Beobachte das Prinzip im Video
Lernbereiche
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was sagt das Wechselwirkungsprinzip aus? (Kräfte treten paarweise auf) (!Kräfte wirken nur nach unten) (!Kräfte entstehen ohne Körper) (!Kräfte haben immer verschiedene Größen)
Auf wie viele Körper wirkt ein Actio-Reactio-Kräftepaar? (Auf zwei verschiedene Körper) (!Nur auf einen Körper) (!Auf keinen Körper) (!Immer auf drei Körper)
Wie groß sind Actio und Reactio? (Gleich groß) (!Immer unterschiedlich groß) (!Reactio ist doppelt so groß) (!Actio ist immer größer)
Wie sind die Richtungen der beiden Kräfte? (Entgegengesetzt) (!Gleichgerichtet) (!Immer nach oben) (!Immer nach rechts)
Wann treten Actio und Reactio auf? (Gleichzeitig) (!Mit einer Stunde Abstand) (!Nur nacheinander) (!Nur bei sehr schnellen Bewegungen)
Warum kannst Du beim Gehen nach vorn kommen? (Der Boden drückt Dich nach vorn) (!Die Luft zieht Dich nach vorn) (!Deine Masse verschwindet kurz) (!Die Erdanziehung hört auf)
Was stößt eine Rakete nach unten aus? (Gas) (!Licht) (!Magneten) (!Wasser in jedem Fall)
Welche Person wird bei gleicher Kraft stärker beschleunigt? (Die leichtere Person) (!Die schwerere Person) (!Beide immer gleich stark) (!Keine der beiden Personen)
Warum heben sich Actio und Reactio nicht gegenseitig auf? (Sie wirken auf verschiedene Körper) (!Sie haben verschiedene Einheiten) (!Sie treten zu verschiedenen Zeiten auf) (!Eine der Kräfte ist keine echte Kraft)
Welche Formel beschreibt das Kräftepaar? (Kraft von A auf B ist gleich minus Kraft von B auf A) (!Kraft ist gleich Masse plus Beschleunigung) (!Kraft von A auf B ist immer null) (!Actio ist gleich der doppelten Reactio)
Memory
| Actio | Kraft von Körper A auf Körper B |
| Reactio | Kraft von Körper B auf Körper A |
| Gehen | Fuß drückt Boden nach hinten |
| Schwimmen | Wasser drückt Körper nach vorn |
| Rakete | Gas wird nach unten ausgestoßen |
| Rollschuhe | Personen bewegen sich auseinander |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Bedeutung |
|---|---|
| Kräftepaar | Actio und Reactio |
| Gegenrichtung | Die Kraftpfeile zeigen entgegengesetzt |
| Gleichzeitigkeit | Beide Kräfte treten zur selben Zeit auf |
| Verschiedene Körper | Jede Kraft wirkt auf einen anderen Körper |
| Beschleunigung | Ein leichter Körper reagiert stärker |
Kreuzworträtsel
| Gegenkraft | Wie heißt die Kraft, die zur ersten Kraft entgegengesetzt wirkt? |
| Newton | Nach welchem Forscher ist das dritte Bewegungsgesetz benannt? |
| Richtung | Welche Eigenschaft eines Kraftpfeils ist bei Reactio entgegengesetzt? |
| Rakete | Welches Fahrzeug nutzt den Rückstoß von Gas? |
| Wasser | Was drückt eine schwimmende Person nach hinten? |
| Wechselwirkung | Wie heißt das gegenseitige Einwirken zweier Körper? |
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Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Kraftpfeil: Zeichne zwei Personen auf Rollschuhen und trage Actio und Reactio als Pfeile ein.
- Alltagsbeispiel: Finde drei Situationen, in denen das Wechselwirkungsprinzip zu sehen ist.
- Ballonexperiment: Blase einen Luftballon auf, lasse ihn los und beschreibe die beiden Wechselwirkungen.
- Fotostory: Erstelle drei Bilder zum Gehen, Springen oder Schwimmen und markiere das Kräftepaar.
Standard
- Erklärvideo: Drehe ein kurzes Video, in dem Du Actio und Reactio an einem Beispiel erklärst.
- Rollbrettversuch: Plane einen sicheren Versuch mit zwei Rollbrettern oder Rollstühlen und notiere Deine Beobachtungen.
- Raketenmodell: Baue eine Ballonrakete an einer Schnur und erkläre ihre Bewegung mit Kraftpfeilen.
- Denkfehler: Erkläre, warum Actio und Reactio kein Kräftegleichgewicht an einem einzigen Körper bilden.
Schwer
- Masse und Beschleunigung: Erkläre, warum eine leichte Person beim Abstoßen meist stärker beschleunigt wird als eine schwere Person.
- Versuchsprotokoll: Untersuche eine Ballonrakete mit verschiedenen Ballongrößen und werte die Ergebnisse aus.
- Simulation: Entwirf eine digitale Animation mit zwei Körpern, zwei Kraftpfeilen und unterschiedlichen Massen.
- Transfer: Erkläre das Wechselwirkungsprinzip beim Rudern, beim Start einer Rakete und beim Absprung von einem Boot.
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Lernkontrolle
- Gehen und Laufen: Erkläre mit einem Kräftepaar, warum ein Mensch auf glattem Eis schlechter vorankommt als auf rauem Boden.
- Rollschuhfahrer: Zwei Personen mit verschiedener Masse stoßen sich ab. Begründe, warum ihre Kräfte gleich groß, ihre Beschleunigungen aber verschieden sind.
- Raketenantrieb: Erkläre, warum eine Rakete auch im Weltraum beschleunigen kann, obwohl dort keine Luft vorhanden ist.
- Kräftegleichgewicht: Vergleiche die Kräfte an einem Buch auf einem Tisch mit einem Actio-Reactio-Kräftepaar.
- Ballonrakete: Sage voraus, wie sich eine größere Öffnung des Ballons auf den Start auswirken könnte, und begründe Deine Vermutung.
- Fehleranalyse: Beurteile die Aussage „Die stärkere Person übt beim gegenseitigen Abstoßen immer die größere Kraft aus“.
Lernnachweis
Für Deinen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du:
- das Wechselwirkungsprinzip in eigenen Worten erklären kannst,
- zu einer Situation zwei passende Kräfte nennen kannst,
- die entgegengesetzten Richtungen mit Kraftpfeilen darstellen kannst,
- zwischen Actio und Reactio und einem Kräftegleichgewicht unterscheiden kannst,
- den Einfluss der Masse auf die Beschleunigung erklären kannst,
- das Prinzip auf neue Beispiele übertragen kannst.
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