Basiswissen

Kräfte in der Physik stellt man oft als sogenannte Vektoren dar. Einen Vektor kann man sich als einen Pfeil vorstellen: die Länge des Pfeils gibt an, wie stark die Kraft ist. Die Richtung, in die der Pfeil mit seiner Spitze zeigt, ist die Richtung, in die auch die Kraft wirkt. Das ist hier näher erklärt.

Der Sandsack als Beispiel

In einem Raum hängt an einem Seil von der Decke herab ein schwerer Sandsack.^[1] Wie weit die Kugel dabei mit Hilfe einer Kraft von ihrer vorherigen Ruhelage wegbewegt wird, hängt von drei Dingen ab: a) wie stark ist die Kraft, b) in welche Richtung wirkt sie und c) wo an der Kugel greift sie an. Einen Vektor kann man sich als einen Pfeil vorstellen. Mit dem Pfeil kann man alle drei wichtigen Informationen auf einen Blick darstellen:

a) Die Länge des Pfeils entspricht der Stärke der Kraft, z. B. in Newton ↗

b) Die Richtung des Pfeils entspricht der Richtung der Kraft.

c) Wo der Pfeil mit einem seiner Enden den Sack berührt, greift die Kraft an.

Wie man den Sandsack jetzt mit einer Kraft bewegen kann, hängt von allen drei Aspekten ab. Man denke sich dazu einen echten Pfeil. Diesen setzte man mit seiner Spitze an den Rand des Sandsackes. Dann drücke man mit einer bestimmten Kraft. Wie sich der Sandsack bewegt, ob man ihn eher nur dreht oder von der Stelle schiebt, hängt wesentlich von der Richtung an, in die man drückt und wo am Sandsack man ansetzt. Diese Orts- und Richtungsinformationen sind alle im Bild des Pfeiles enthalten. Sie wären nicht enthalten in der bloßen Angabe, dass man mit 100 Newton drückt. Siehe mehr zur Idee hinter der Pfeildarstellung im Artikel zum sogenannten Vektor ↗

Der Vektor im Koordinatensystem

Vektoren stellt man sich oft in einem dreidimensionalen Koordinatensystem vor. Es genügen dann genau drei Zahlen, um einen Vektor eindeutig zu beschreiben. Die Zahlen 3 4 5 (drei vier und fünf) geben dann an, wie man vom hinteren Ende des Vektors zur vordere Spitze gelangt, wenn man nur parallel zu x-Achse, parallel zur y-Achse und parallel zur z-Achse gehen kann. Siehe mehr dazu unter Vektorkoordinaten ↗

Fußnoten

[1] Boxer verwenden Sandsäcke zum trainieren. Auch in Fitness-Centren kann man zunehmend Sandsäcke finden. Interessant ist der Versuch, solche Sandsäcke durch Drücken oder Ziehen aus ihrer Ruhelage heraus zu bewegen. Schon für kleine Winkel weg von ihrem Ruhezustand benötigt an dafür recht hohe Kräfte.