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SG009a Wie bringt der Läufer seine Kraft auf den Boden?

© H. Hübel Würzburg 2023

actio gegengleich reactio

Kräftegleichgewicht

Glossar

Physik für Schülerinnen und Schüler

Um die Vorgänge beim  Laufen zu verstehen, brauchst du das 3. Newton'sche Gesetz.

Das 3. Newton'sche Gesetz  ("Aktion gegengleich Reaktion"; "actio gegengleich reactio") besagt:

Eine Kraft tritt niemals allein auf. Wenn eine Kraft (FB) auf einen Körper A ausgeübt wird, muss es auch einen zweiten Körper B geben, von dem diese Kraft (FB) ausgeht. Auf ihn wird eine gleich große entgegengesetzte Kraft (FA) (ausgehend von A) ausgeübt.

actio gegengleich reactio Betrachte in der Zeichnung nur die oberste Zeile.



A entspricht dem Läufer, B dem Boden der Aschenbahn.


Der Läufer A stoße sich mit einer Kraft FA vom Boden ab. Der Boden B "revanchiert" sich mit einer gleichgroßen, aber entgegengesetzten Kraft Reaktionskraft FB, die am Läufer angreift und diesen in Laufrichtung beschleunigt.

FA ist im Idealfall gleich der maximalen Haftkraft FH. (Dann "verkrallt" sich das Profil der Schuhe sozusagen maximal in den Untergrund, und zwar entgegen der Laufrichtung.) Die Kraft FB, die den Läufer beschleunigt ist dann von gleichem Betrag wie die maximale Haftkraft (aber entgegengesetzt gerichtet). Eine stärkere Kraft "kann der Läufer nicht auf den Boden" bringen. Du weißt, was passiert, wenn er's trotzdem versucht: sein Schuh rutscht nach hinten ab und wird nur noch durch die kleinere Gleitreibungskraft gehalten. Durch die Reaktionskraft zur Gleitreibungskraft wird der Läufer nur noch wenig in Laufrichtung beschleunigt. Im Extremfall, bei Glatteis z.B., gleitet der Läufer aus und wird gar nicht in Laufrichtung beschleunigt. Für gute Beschleunigung braucht der Läufer also außer gutem Training ein gutes Profil an seinen Schuhen. (Andere Muskeln übertragen FB an den ganzen Körper.)

Mit Hilfe eines Startblocks kann die maximale Haftkraft stark vergrößert werden.

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(Juli 2023)