Das erste newtonsche Gesetz

Kim fährt mit dem Skateboard direkt gegen den Bordstein! Schnell... drücken wir die Pause-Taste! Was passiert mit Kim, wenn wir das Video weiterlaufen lassen? Und warum?

Um das zu beantworten, müssen wir die physikalischen Gesetze kennen, die die Bewegung von Materie regeln. Fangen wir hier an, auf ebenem Gelände. Was passiert, wenn Kim mit dem Skateboard beschleunigt, so wie hier? Das Skateboard rollt geradeaus, die Geschwindigkeit nimmt aber stetig ab – bis es anhält. Aber was genau bringt das Skateboard zum Anhalten?

Die Geschwindigkeit scheint... einfach... auszulaufen? Genau genommen bewegt sich das Skateboard immer geradeaus, mit konstanter Geschwindigkeit – bis eine Kraft auf es einwirkt. Und was hier auf das Skateboard einwirkt, ist die Reibungskraft...

zwischen Rädern und Boden. Versuchen wir was anderes: schießen wir Kim stattdessen in den Weltraum! Hier gibt es keine Reibung und keinen Luftwiderstand. Kim schaltet mal kurz das Triebwerk ein... und schon bewegt sich Kim vorwärts!

Geradeaus. Mit konstanter Geschwindigkeit. Solange keine Reibung oder andere Kräfte auf den Jetpack einwirken, treibt er geradlinig und mit konstantem Tempo weiter – für immer. ...oder bis zu einem Zusammenstoß. Dies gilt nicht nur für Jetpacks und Skateboards, sondern für alle Dinge im gesamten Universum. Damit etwas seine Geschwindigkeit oder Richtung ändert, muss es durch eine Kraft beeinflusst werden.

Und diese Kraft kann Reibung sein. Oder ein Stoß. Oder ein Raketentriebwerk. Oder die Schwerkraft. Nichts ändert Geschwindigkeit oder Richtung, bis es einer Kraft ausgesetzt ist.

Hier fährt Kim geradeaus – mit konstanter Geschwindigkeit. Die Reibungskraft bremst das Skateboard ab. Der Reibungspfeil zeigt rückwärts. Aber Kims Schwungfuß stößt sich immer wieder vom Boden ab und beschleunigt – mehr vorwärts gerichtete Kraft. Kims vorwärts gerichtete Kraft ist genau gleich groß wie die rückwärts gerichtete Reibungskraft.

Wenn wir diese beiden Kräfte addieren, heben sie sich gegenseitig auf. Das Ergebnis ist... gar keine Kraft! Addieren wir Kräfte auf diese Art, dann nennen wir das Ergebnis: resultierende Kraft. Ist die resultierende Kraft null, dann sagen wir: die Kräfte sind ausgewogen.

Und genau hier sind die Kräfte ausgewogen, die resultierende Kraft ist gleich null... ...also bleiben Geschwindigkeit und Richtung des Skateboards – hier – konstant. Es bedarf einer Kraft... einer unausgewogenen Kraft – also einer resultierenden Kraft, die nicht gleich null ist –, um Tempo oder Richtung eines Objekts zu ändern. Das ist Newtons erstes Bewegungsgesetz. Wir können es wie folgt schreiben: Ein ruhender Körper verharrt in Ruhe...

und ein sich bewegender Körper bleibt in Bewegung, in die gleiche Richtung und mit konstantem Tempo, solange keine unausgewogene Kraft auf ihn einwirkt. So, jetzt kennen wir das erste newtonsche Gesetz der Bewegung... ...und können zu Kim zurückkehren – zur Bordsteinkante! Zunächst bewegen sich sowohl Kim als auch das Skateboard. Dann wirkt plötzlich eine Kraft auf das Skateboard ein und es ändert sein Tempo – es stoppt! Auf Kim wirkt jedoch keine Kraft ein.

Kim bewegt sich also weiter... mit der gleichen Geschwindigkeit wie vorher. Jetzt wirkt vor allem die Schwerkraft auf Kim ein... Kim wird durch eine unausgewogene Kraft beeinflusst – in Richtung Boden... und ändert somit ihre Richtung...

Autsch! Und hier ist die Reibungskraft, die die Bewegung verlangsamt... bis Kim komplett stillsteht – oder eher: still liegt. Jetzt gibt es keine unausgewogenen Kräfte mehr. Die resultierende Kraft ist null.

Kims Körper ist – und bleibt – in Ruhestellung. Also: Damit etwas seine Geschwindigkeit oder Richtung ändert, muss es einer Kraft ausgesetzt sein. Es ist fast, als ob Materie ihre Geschwindigkeit oder Richtung nicht ändern will. Dieser Unwille zur Veränderung hat einen Namen: Trägheit. Trägheit ist eine Zustandsgröße von Materie.

Aus diesem Grund ist das erste von Newtons Gesetzen auch bekannt als: das Trägheitsgesetz.