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Versuche

Skifahrer am Hang

Es gibt mehrere Wege zu erklären, warum ein Skiläufer hangabwärts beschleunigt. Im folgenden sind zwei typische Wege dargestellt. Versuche Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den beiden Wegen herauszufinden.

1. Weg: Hangabtriebskraft als nicht kompensierte Komponente der Gewichtskraft

Abb. 1 Erste Variante zur Bestimmung der resultierenden Kraft auf einen Skifahrer am Hang

Die Gewichtskraft (rot) kann man in zwei Teilkräfte (Komponenten) zerlegen, die Hangabtriebskraft und die Normalkomponente der Gewichtskraft (beide grün). Hangabtriebskraft und Normalkomponente der Gewichtskraft ersetzen also zusammen die Gewichtskraft.

Der Normalkomponente der Gewichtskraft wirkt vom Untergrund aus die gegengleiche Normalkraft (blau) entgegen.

Normalkraft und Normalenkomponente der Gewichtskraft heben sich auf, so dass nur noch die Hangabtriebskraft zur Beschleunigung übrig bleibt.

2. Weg: Hangabtriebskraft als Resultierende von Normalkraft und Gewichtskraft

Abb. 2 Zweite Variante zur Bestimmung der resultierenden Kraft auf einen Skifahrer am Hang

Die erste äußere Kraft ist die Gewichtskraft (rot).

Die zweite äußere Kraft ist die Kraft des Bodens auf den Skifahrer (Normalkraft, blau). Die Normalkraft ist die Gegenkraft zur Normalenkomponente der Gewichtskraft. Die Normalenkomponente der Gewichtskraft erhältst du, indem du die Gewichtskraft in zwei Teilkräfte (Komponenten) zerlegst, nämlich die Hangabtriebskraft und die Normalkomponente der Gewichtskraft (beide grün). Die Normalkomponente der Gewichtskraft erzeugt am Untergrund als Reaktion die gegengleiche Normalkraft (blau).

Gewichtskraft und Normalkraft ergeben in ihrer Summe die (gelbe) Hangabtriebskraft. Die Hangabtriebskraft beschleunigt den Skifahrer.