Zentrifugal-/Zentripetalkraft

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Hallo Uli!

Ich meine, Du liegst da falsch. Diesen Unterschied zwischen Scheinkraft und Trägheitskraft gibt es mE nicht (zumindest nicht so, ich würde Trägheitskraft etwas anders definieren. Man kann mit Einführen einer Trägheitskraft ein dynamisches Problem in ein quasi statisches überführen mit d'Alembert und so. Das hängt zwar auch damit irgendwie zusammen, aber führt doch etwas zu weit, würde ich sagen...).
Betrachte einfach mal das Karussell im rotierenden System: So lange das Kind durch die Kette festgehalten wird, ändern sich seine Koordinaten nicht. Das liegt daran, dass zwei Kräfte auf das Kind wirken: Zentrifugalkraft und eine Kraft auf die Kette, die es hält (mal nur in horizontaler Richtung, um die lästige Gravitation los zu werden). Nur so ist die resultierende Kraft 0 und Newtons 1. erfüllt. Wenn die Kette reißt, dann ändern sich plötzlich die Koordinaten, das Kind wird beschleunigt. Das liegt daran, dass nur noch die Zentrifugalkraft wirkt, und zwar genau so, wie vorher auch, nur eben fehlt die Zentripetalkraft. Die Kräftesumme ist nicht mehr 0 und es kommt eben zu der Beschleunigung.
Im äußeren Inertialsystem ist einfach die Zentrifugalkraft weg transformiert. Dort ist beim noch hängenden Kind nur eine Zentripetalkraft vorhanden, die zu einer ständigen Beschleunigung führt. Sobald die Kette reißt, ist gar keine Kraft mehr vorhanden, so dass die Geschwindigkeit sich nicht mehr ändert und das Kind tangential weg fliegt.

Das Problem ist mE, dass man die beiden Koordinatensystem besonders auch in der Schule nicht klar auseinander hält. Da spricht man von Zentrifugalkraft, die zu einem tangentialen Flug führt, wenn die Kette reißt. Das macht aber gar keinen Sinn: Entweder gibt es diesen tangentialen Flug (im Ineritalsystem), der aber eben gerade unbeschleunigt ist und deshalb keine Kraft erfordert, oder es gibt eine Beschleunigung nach außen (im mitrotierdenen System), aber keine tangentiale Bewegung sondern nur eine in Richtung größerer x-Koordinaten (oder y-Koordinaten, je nachdem, wie man das Koordinatensystem ausrichtet) und eine entsprechende Beschleunigung durch die Zentrifugalkraft. Wenn man das nicht klar trennt, bekommt man Probleme, die die meisten Schüler dann auch haben, spätestens wenn man sich das mit der Corioliskraft überlegt.

Gruß
Marco

[El Cattivo]

[Uli]

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Hallo nochmal!

Ich bin gerade etwas überfordert, sprich ich habe den Überblick verloren, bei der großen Anzahl von Posts. Ich habe nicht alle im Detail gelesen.
Aber etwas zu zeitgenosse:
Habe ich Dich richtig verstanden, dass Du die d'Alembertschen Trägheitskräfte mit den Scheinkräften im Nicht-Inertialsystem gleich setzt und deshalb keine im Inertialsystem hast? Ich meine, das ist auch nicht richtig. Es ist doch einfach so:
Man hat verschiedene Körper, die Kräfte aufeinander ausüben. Im statischen Fall müssen die jetzt für alle Körper zu 0 werden. Es gibt so für alle Kräfte immer auch passende Gegenkräfte (eigentlich ist das actio=reactio). Im dynamischen Fall ist das jetzt nicht unbedingt mehr so, dass sich das alles ausgleicht. Außer man führt die Trägheitskräfte ein, die eine Masse aufgrund ihrer Beschleunigung entgegen ihrer Beschleunigung "ausübt". Dann hat man wieder zu der beschleunigenden Kraft eine Gegenkraft und wenn man diese Kräfte noch mit einrechnet, dann kommt als Summe aller Kräfte wieder 0 raus, wie auch im statischen Fall. Das ist doch d'Alembert, oder etwa nicht?
OK, so genau weiß ich die Zusammenhänge im Detail auch nicht mehr. Da ist viel historisches und man kann es ja letztendlich auch alles nennen, wie man will... Das d'Alembertsche Prinzip kenne ich z. B. so: Zwangskräfte vollbringen in der Summe keine Arbeit. Das hat mit dem oben allerdings so weit ich weiß eigentlich gar nichts zu tun, oder doch? Da müsste ich jetzt nochmal in den Mechanik-Büchern nachlesen, wozu ich ehrlich gesagt irgendwie zu faul bin...

Gruß
Marco

[El Cattivo]

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[Uli]

Hi Marco,

das ist wohl wirklich ein Thema, das elendig lang diskutiert werden kann..

Elendige_Diskussionen

Ich lasse es erst einmal dabei bewenden, lese und grüble ein wenig.

Gruß,
Uli

[El Cattivo]

Hi Marco

Ich antworte dir mal statt Uli, und ich hoffe mal Uli korregiert mich, sollte ich was falsch verstanden haben.

Ich fahre Auto und beschleunige. Dann muss eine Kraft auf mich wirken, damit ich mitbeschleunigt werde. Aktio=reaktio => es gibt eine Gegenkraft, die mich in den Sitz drückt. Diese Kraft wirkt auch in einem Inertialsystem. Ja muss, es finden ganz klar reale Auwirkungen statt, die Federn des Sitzes werden zusammengedrückt und das in beiden Systemen.

Ich betrachte wieder den hochgeworfenen Apfel. Dieser Apfel scheint auf mich zu zu beschleunigen, wenn ich ihn in die Höhe werfe und im Auto sitze. Das trifft aber nicht nur auf den Apfel zu, sondern auf das gesamte restliche Universum, das sich scheinbar auf mich zu beschleunigt. Diese Beschleunigung führt man auf einen Scheinkraft zurück.

Um einen Körper zu beschleunigen benötige ich Energie, ich muss Arbeit verrichten. Jetzt kommt der klare Unterschied. Ob ich nun nur das Auto beschleunig oder das gesamte Universum ist von der verrichteten Arbeit her gesehen ein himmelweiter Unterschied. Physikalisch benötige ich aber nur die Energie, um das Auto zu beschleunigen und nicht die Energie um das gesamte Universum zu beschleunigen. Ergo können Scheinkräfte physikalisch nicht real sein.

mfg

[Erik]

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[zeitgenosse]

[El Cattivo]

[Uli]

[Erik]

[zeitgenosse]