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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 07 01. 2018 10:29 #25670

Wenn wir Kraft als eine Flussgröße auffassen wollen, die Impuls überträgt, dann würd ich der Einfacheit halber einfach mit dem System vergleichen, das wir schon "immer" so betrachtet haben. Lehrbuchzitat frei aus dem Kopf nach 20 Jahren: Die Spannung ist der Antrieb des elektrischen Stromes.

Also V = R * I Antrieb = überwundener Widerstand mal fließender Strom.
Und parallel dazu F = m * a Atriebskraft ist überwundener Widerstand mal Impulsfluss.

Will heißen, die Masse an sich stellt den zu überwindenden Widerstand des Impulsflusses dar. Das ist jetzt übrigens kein durchdachter Ansatz, sonder im Prinzip meine erste ernsthafte Beschäftigung mit diesem Denkmuster. Also nur ein Vorschlag... :-)

Und der Zusammenhang zum Thema ist übrigens die Frage, warum wir Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft unbedingt als gleich groß definieren wollen. Was soll das? - Aber bitte als Frage mit offenem Ausgang. ;-) Und weil Merilix die Kraft mit den Unterschiedlichen Massen ins Spiel gebracht hat - also vermutlich bezogen auf den Zentralkraftkörper sowie den kreisenden Körper, wenn ich das richtig verstanden habe. Ich fand das seltsam, und erhoffe mir von dem Vorgehen eine Idee, warum Merilix das so eingebracht hat. :-)

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 07 01. 2018 11:41 #25677

Damit es keine Missverständnisse gibt: von außen betrachtet, d.h. in einem Bezugssystem, in dem etwas, sagen wir die ISS, rotiert, gibt es nur eine Kraft, nämlich die Zentripetalkraft (in diesem Fall Gravitation). Insbesondere gibt es nicht zwei Kräfte, die sich die Waage halten, sonst gäbe es ja keine resultierende Beschleunigung und die ISS würde nicht kreisen. Die Zentrifugalkraft tritt nur dann auf, wenn man sich in das rotierende Bezugssystem begibt. Das ist übrigens das Kennzeichen von Scheinkräften.

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 07 01. 2018 22:47 #25717

Falsch!
Binde einen Stein an eine Schnur und wirble ihn um deinen Kopf.
Du wirst an der Schnur ziehen müssen, um die Zentrifugalkraft zu kompensieren.
Wenn du die Schnur loslässt, werden beide Kräfte augenblicklich null und der Stein fliegt geradeaus weiter. Lass das Experiment im Weltraum stattfinden, dann wirst du genau das gleiche sehen, nur unbeeinflusst von einem Schwerefeld.
Gruß
Thomas

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 07 01. 2018 23:55 #25720

Womit wir übrigens wieder genau beim Ausgangsthema wären. Denn es gibt einen fundamentalen Unterschied in Thomas Gedankenexperiment:
Wenn ich ein Floh bin und auf dem Stein sitze, werde ich mich beim Schleudern um den Kopf guuuuuut festhalten müssen. Wenn der Stein allerdings im Orbit kreist, könnte ich auch ne schöne heiße Tasse Tee trinken.
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:-D

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 08 01. 2018 09:45 #25727

Thomas schrieb: Falsch!
Binde einen Stein an eine Schnur und wirble ihn um deinen Kopf.
Du wirst an der Schnur ziehen müssen, um die Zentrifugalkraft zu kompensieren.
Wenn du die Schnur loslässt, werden beide Kräfte augenblicklich null und der Stein fliegt geradeaus weiter. Lass das Experiment im Weltraum stattfinden, dann wirst du genau das gleiche sehen, nur unbeeinflusst von einem Schwerefeld.
Gruß
Thomas


Nein, ich muss nicht ziehen, um eine Kraft zu kompensieren, sondern um den Stein zu beschleunigen. Würden sich zwei Kräfte kompensieren, gäbe es ja keine resultierende Kraft und folglich keine Beschleunigung, d.h. der Stein würde sich geradlinig bewegen.

Das ist einfache Newtonsche Physik: sagen wir etwas (ein Stein von mir aus) bewegt sich im Kreis: \( \textbf r = r(\cos t,\sin t) \). Dann erfährt er eine Beschleunigung \( \textbf a =r (-\cos t,-\sin t) \), also zum Kreismittelpunkt. Folglich wird die Kreisbewegung durch eine Kraft vermittelt, die zum Kreismittelpunkt zeigt. Das ist die einzige Kraft, die am Stein angreift.

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 08 01. 2018 10:22 #25728

.

LeseSalamander schrieb: Wenn ich ein Floh bin und auf dem Stein sitze, werde ich mich beim Schleudern um den Kopf guuuuuut festhalten müssen. Wenn der Stein allerdings im Orbit kreist, könnte ich auch ne schöne heiße Tasse Tee trinken.

Wenn du den Stein mit dem Floh in der ISS um deinen Kopf rotieren lässt, dann müsste sich doch der Floh genauso festhalten? Warum sollte das nicht so sein? Auch wenn der Floh nicht schwer ist, träge ist er trotzdem? Er würde geradeaus fliegen, wenn er sich nicht festhält. Oder etwa nicht?
.

Ohne etwas wäre nicht einmal nichts

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Ohne etwas wäre nicht einmal nichts

Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 08 01. 2018 12:03 #25738

@badhofer
Ich ging davon aus, dass der Stein einmal um meinen Kopf kreist, und beim 2. mal die Gravitation das Seil ersetzt und er um den Planeten kreisen sollte. Könnte ich mißinterpretiert haben, da bin ich gerade echt unschlüssig, wie es gemeint war. :-)

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 11 01. 2018 16:52 #25871

Ferragus schrieb: Nein, ich muss nicht ziehen, um eine Kraft zu kompensieren, sondern um den Stein zu beschleunigen.

Was in diesem Falle das gleiche ist da die Fliehkraft der Beschleunigung (Richtungsänderung) entgegen wirkt.

Ferragus schrieb: Würden sich zwei Kräfte kompensieren, gäbe es ja keine resultierende Kraft und folglich keine Beschleunigung, d.h. der Stein würde sich geradlinig bewegen.

Nein, der Stein bewegt sich geradlinig wenn beide Kräfte Null werden.
Der Zug zum Zentrum bewirkt Beschleunigung bewirkt Fliehkraft.
Aktio = Reaktio oder nicht?

assume good faith

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assume good faith

Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 11 01. 2018 17:41 #25874

Merilix schrieb: Was in diesem Falle das gleiche ist da die Fliehkraft der Beschleunigung (Richtungsänderung) entgegen wirkt.

Ein häufiges Missverständnis, deshalb habe ich es ja erwähnt. Das ist Newtonsche Mechanik: wenn die Summe der Kräfte, die auf einen Körper einwirken, Null ist, dann ändert sich seine Geschwindigkeit nicht. Die Fliehkraft tritt >nur< im mitrotierenden Bezugssystem auf, in dem der (von außen betrachtete) Körper ruht. In diesem System heben sich die Kräfte tatsächlich auf und es findet keine Beschleunigung statt.

Nein, der Stein bewegt sich geradlinig wenn beide Kräfte Null werden.
Der Zug zum Zentrum bewirkt Beschleunigung bewirkt Fliehkraft.
Aktio = Reaktio oder nicht?

Wie groß die Kräfte jeweils sind, ist unerheblich. Es gilt Superposition: die resultierende Kraft allein ist entscheidend und die erhält man durch vektorielle Addition der Einzelkräfte. Actio und reactio bezieht sich auf Kräfte, die an unterschiedlichen Körpern angreifen: Wenn wir beide auf Skateboards stehen, ein Seil halten und ich dich zu mir ziehe, werde ich gleichzeitig zu dir gezogen (mit der betragsmäßig selben Kraft) - die eine greift aber bei dir, die andere an mir an. Insbesondere heben sich keine Kräfte auf.

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 11 01. 2018 18:41 #25877

Nun, da ist der "Mann in der Mitte" der das Seil festhält und der Stein. Das sind schonmal zwei Körper. Da das Ganze System rotiert, der Stein also im rotierenden Bezugssystem ist gibts auch Fliehkraft. die über das Seil am "Mann in der Mitte" zieht. Ein Zugkraftmesser wird das sicher messen können. Der "Mann in der Mitte" muss die Kraft irgendwie kompensieren, er muss Muskelkraft aufwenden um a) das Seil festzuhalten und b) nicht selbst nach außen geschleudert zu werden... Haben wir da nicht Aktio=Reaktio Prinzip?

Zitat aus dem Wikiartikel zur Zentrifugalkraft

Die Zentripetalkraft ist gleich stark wie die Zentrifugalkraft und ist ihr exakt entgegen gerichtet:
\(\vec F_{Zf} = -\vec F_{Zp}\)
Zur Berechnung der Zentripetalkraft werden daher die genau gleichen Formeln wie zur Berechnung der Stärke der Zentrifugalkraft eingesetzt. Allerdings ist die weit verbreite Vorstellung falsch, man würde deshalb aus der Kurve „getragen“, weil die Zentrifugalkraft größer sei als die Zentripetalkraft. Vielmehr geschieht dies, wenn die zur Änderung der Bewegungsrichtung (Kreisbahn) einwirkende äußere Kraft nicht ausreicht, die erwartete Änderung herbeizuführen.


PS:
Kraft gleich Gegenkraft : Eine Kraft von Körper A auf Körper B geht immer mit einer gleich großen, aber entgegen gerichteten Kraft von Körper B auf Körper A einher.
Das ist das dritte Newtonsche Gesetz und äquivalent zur Impulserhaltung.

assume good faith

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assume good faith

Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 11 01. 2018 21:50 #25885

Wenn wir es nochmal mit dem Bild des Impulsstromes versuchen, dann haben Körper A (der Kopf) und Körper B (der Stein) eine Verbindung, über die Impuls ausgetauscht wird. Diese Verbindung kann die Gravitation (die zufällig genau so stark ist, dass der Abstand der beiden gleich bleibt) sein, oder ein Seil (das einfach eine feste Länge hat). Bildlich stellen wir uns das als (Impuls-)Fluss vor, der durch das Seil fließt, ganz analog zu einem Stromfluss. (ich nehme für das Bild das Seil, weil ein Fluss durch das Seil vorstellbar ist. Mathematisch passiert aber bei Gravitation das selbe, es ist nur nicht so anschaulich)

Und jetzt machen wir genau am Stein einen Schnitt durch das Seil, und schauen uns an, was da für ein Strom fließt. Und das machen wir 2 mal (beide male direkt am Stein). Einmal schauen wir von Links, da geht was durch die Schnittfläche verloren. Und einmal schauen wir von Rechts, da kommt was aus der Schnittfläche raus. Und im Prinzip sind das in der Definition die du da gibst die Zentripetalkraft und die Zentrifugalkraft. Also logisch, dass die gleich groß sind, aber unterschiedliches Vorzeichen haben. So würde ich das im Moment beschreiben.

Wie Ferragus schon gesagt hat, macht das halt wenig Sinn, wenn wir uns 2 Kräfte anschauen, die am selben Punkt angreifen. :-|

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 11 01. 2018 23:25 #25888

Was ist denn ein Impulsstrom?
Impuls ist definiert als Masse x Geschwindigkeit. Soll dieser Begriff vielleicht eine Zeitabhängikeit implizieren?
Dein ganzer Text ist mir nicht verständlich. Hat mit physikalischem Verständnis nix am Hut.
Lesesalamander, die newtonsche Beschreibung der Welt ist Grundlage für Alles weitere Verstehen.
Für alle anderen: Schwerelosigkeit bekommt man nur, wenn keine Kräfte resultierend wirksam sind, also zu Null addieren.
VG
Thomas

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 11 01. 2018 23:53 #25889

@Thomas
Zur Frage was ein Impulsstrom sein soll, hatte ich einen Link gepostet: www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/altl...II/151_Tauziehen.pdf
und dann etwas später erläutert, wie ich das verstanden habe:

LeseSalamander schrieb: Wenn wir Kraft als eine Flussgröße auffassen wollen, die Impuls überträgt, dann würd ich der Einfacheit halber einfach mit dem System vergleichen, das wir schon "immer" so betrachtet haben. Lehrbuchzitat frei aus dem Kopf nach 20 Jahren: Die Spannung ist der Antrieb des elektrischen Stromes.

Also V = R * I Antrieb = überwundener Widerstand mal fließender Strom.
Und parallel dazu F = m * a Atriebskraft ist überwundener Widerstand mal Impulsfluss.

Will heißen, die Masse an sich stellt den zu überwindenden Widerstand des Impulsflusses dar. Das ist jetzt übrigens kein durchdachter Ansatz, sonder im Prinzip meine erste ernsthafte Beschäftigung mit diesem Denkmuster. Also nur ein Vorschlag... :-)

Und der Zusammenhang zum Thema ist übrigens die Frage, warum wir Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft unbedingt als gleich groß definieren wollen. Was soll das? - Aber bitte als Frage mit offenem Ausgang. ;-) Und weil Merilix die Kraft mit den Unterschiedlichen Massen ins Spiel gebracht hat - also vermutlich bezogen auf den Zentralkraftkörper sowie den kreisenden Körper, wenn ich das richtig verstanden habe. Ich fand das seltsam, und erhoffe mir von dem Vorgehen eine Idee, warum Merilix das so eingebracht hat. :-)

B)

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Nebenbei, Schwerelosigkeit bekommt man, wenn Gravitationskräfte die einzigen angreifenden Kräfte sind. Das heißt - so wir denn starke und schwache WW vernachlässigen - dass die Resultierende aus allen Elektromagnetischen Kräfte null sein muss.* :-p

* Das folgende ist für Laien vielleicht nicht ganz so verständlich. Also sozusagen Schleudersymbol. :-)
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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 12 01. 2018 00:14 #25890

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Thomas schrieb:
Für alle anderen: Schwerelosigkeit bekommt man nur, wenn keine Kräfte resultierend wirksam sind, also zu Null addieren

Ist das so formuliert wegen dem "nur" wirklich richtig, weil außerdem jeder geworfene, geschossene Körper, an dem außer der Schwerkraft keine weitere Kraft wirkt, eben auch immer schwerelos ist. Im freien Fall unterliegst du auch der Schwerelosigkeit wegen der Äquivalenz von träger und schwerer Masse, aber einzig und allein wirkt die Schwerkraft auf dich, denn die sog. Trägheitskraft ist ja auch nur eine Scheinkraft, die "von Innen heraus" wirkt und innerhalb eines Inertialsystems nicht existent ist.
Im Orbit z.B. ISS ist es dann wieder so, dass sich Schwerkraft und Zentrifugalkraft (auch wieder eine Scheinkraft) die Waage halten und das Schwerefeld aufheben, was eben auch zu Schwerelosigkeit führt.
Im Grunde hast du natürlich schon Recht, wenn man auch diese Scheinkräfte als Gegenkräfte akzeptiert, was ja in der Realität zweifelsfrei der Fall ist. Somit - zugegeben - eine spitzfindige Anmerkung.
Je mehr man darüber nachdenkt, umso "verrückter" ist die Sache schon, zumindest kommt es mir so vor.

Das größte Glück und den tiefsten Sinn erfahren wir, wenn unser Sehnen, Suchen und Finden in einem einzigen Augenblick zeitgleich präsent sind. Der nächste Augenblick ist dann nur noch schnödes Haben. (Cyborg, am Innufer, 14. April 2018)

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Letzte Änderung: von Cyborg. Begründung: Konkretisierung (Notfallmeldung) an den Administrator
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