Wieso ist es schwerer, auf einem Rad loszufahren,
als bei konstanter Geschwindigkeit zu fahren?
Und wieso bewegt es sich überhaupt?
Und wieso fährt es nach vorn und nicht woanders entlang?
Solche Fragen stellt man sich nicht so oft.
Erst im 17. Jahrhundert wurden
die Newtonschen Gesetze beschrieben
und erst dann konnten wir die Fragen beantworten.
Newton erkannte, dass Dinge dazu neigen, gegenwärtige
Zustände fortzusetzen. Steht euer Rad still,
bleibt es still, und fährt es einmal,
fährt es weiter.
Sich bewegende Objekte bleiben in Bewegung
und ruhende Objekte bleiben ruhig.
Das Erste Newtonsche Gesetz.
Physiker nennen es das Trägheitsgesetz: Sich bewegende Objekte
werden nicht spontan beschleunigen, langsamer werden oder ihre Richtung ändern.
Diese Trägheit muss überwunden werden, um das Fahrrad in Gang zu bekommen.
Zum Start des Fahrrads müssen wir also Trägheit überwinden.
Aber wie tun wir das?
Die Antwort darauf wird in Newtons zweitem Gesetz erklärt.
Mathematisch ausgedrückt besagt das Zweite Gesetz,
dass Kraft das Produkt von Masse und Beschleunigung ist.
Um ein Objekt zu beschleunigen, also schneller zu machen,
muss eine Kraft angewandt werden.
Je mehr Kraft angewandt wird,
desto höher die Beschleunigung. Hat das Rad mehr Masse,
oder auch du selbst,
benötigt eine gleich große Beschleunigung mehr Kraft.
Darum wäre es schwer, ein Rad mit 5.000 kg anzutreten.
Und die Kraft in euren Beinen, die die Pedale herunterdrückt,
überwindet Newtons Trägheitsgesetz.
Tretet ihr stärker in die Pedale,
erhöht sich die Beschleunigung.
Nun zur letzten Frage:
Wenn eurer Rad erstmal fährt,
wieso fährt es nach vorn?
Das Dritte Newtonsche Gesetz besagt, dass auf jede Aktion
eine konträre, gleich große Reaktion folgt.
Stellt euch mal einen Gummiball vor.
Er trifft auf dem Boden auf,
das ist eine abwärts gerichtete Kraft.
Das ist die Aktion.
Der Boden reagiert, indem er den Ball mit derselben Gegenkraft
in die entgegengesetzte Richtung – nach oben –
schiebt, und somit springt der Ball zurück.
Der Ball und der Fußboden treten in eine so genannte
Wechselwirkung ein. Was euer Fahrrad betrifft,
so ist es etwas komplizierter. Die Drehung der Räder
erfolgt im Uhrzeigersinn. Die Reifen drücken nach hinten
auf den Boden –
das ist die Kraft. Der Boden drückt mit der selben Kraft nach vorn
gegen die Reifen zurück – die Gegenkraft.
Da das Rad zwei Reifen hat, tritt jeder in solch eine Wechselwirkung
mit dem Boden ein. Und da die Erde riesengroß ist,
verglichen mit dem Fahrrad, bewegt sie sich
aufgrund der vom Rad nach hinten drückenden Kräfte kaum –
aber ihr werdet nach vorn bewegt.