Newtonsche Axiome

Im Jahre 1687 erschien Isaac Newtons berühmtes Werk Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie), in dem Newton drei Grundsätze (Axiome) der Bewegung formuliert, die als die Newtonschen Axiome, Grundgesetze der Bewegung, Newtonsche Prinzipien oder auch Newtonsche Gesetze bekannt sind. Dass diese Axiome von den meisten Physikerlehrern immer noch als Grundlagen der Mechanik gesehen werden, zeugt nicht gerade von einem innovativen Geist an unseren Schulen. In einem gewissen Sinne liefern die drei Prinzipien von Newton schon die Grundlagen für die Punktmechanik. Nur geht mit dieser Formulierung mehr von unserer Erfahrungswelt verloren, als den Schülerinnen und Schülern zuzumuten ist.

Trägheitsprinzip

Die heute oft verwendete Formulierung des ersten Netwon'schen Axioms, Gesetzes oder Prinzip lautet

Jeder Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder gleichförmig geradliniger Bewegung, solange keine Kraft auf ihn wirkt.

Dieses Prinzip, mit dem Newton die Erkenntnisse von Galileo Galilei bezüglich der Trägheit zusammenfasst, umschreibt die kinematische Wirkung des Impulses

Jeder Körper, der seinen Impulsinhalt nicht ändert, behält seine Geschwindigkeit bei.

Aktionsprinzip

Das zweite Axiom, Gesetz oder Prinzip umschreibt die Wirkung der Kräfte.

Wirkt auf einen Körper eine Kraft, so wird er in Richtung der Kraft beschleunigt. Die Beschleunigung ist der Kraft direkt, der Masse des Körpers umgekehrt proportional. (F = ma)

Weil Kräfte eine Beschleunigung verursachen, nennt man dieses Axiom auch Beschleunigungsprinzip. Das zweite Prinzip fasst zwei Gesetze der Mechanik zusammen

1. Bilanzgesetz: Die Summe über alle Impulsstromstärken bezüglich eines Körpers plus die gravitative Impulsquelle sind gleich der Änderungsrate des Impulsinhaltes.
2. Der Impulsinhalt eines Körpers dividiert durch seine Masse bestimmt die Geschwindigkeit seines Massenmittelpunktes.

Wechselwirkungsprinzip

Das dritte Axiom, Gesetz oder Prinzip macht aus jeder Kraft eine Wechselwirkung

Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper A auf einen anderen Körper B eine Kraft aus (actio), so wirkt eine gleichgroße, aber entgegen gerichtete Kraft von Körper B auf Körper A (reactio).