Harald Maurer hat geschrieben:Hallo Hannes!
Ich schrieb:
Für die scheinbare Kraft, die mich aus dem Sitz zieht, habe ich einen Namen: Trägheitskraft. Oder Scheinkraft. Oder Fliehkraft. Ist aber keine Kraft, sondern bloß Newton I.Hannes hat geschrieben:Um diese "scheinbare " Kraft geht es in der Zeichnung Fendt`s nicht !
Die Gondeln des Karussells sind nicht frei fliegend! Sie sind über die Ketten mit der Achse des Karussels verbunden. Wenn sich das Karussell in Bewegung setzt,üben die Gondeln über die Ketten eine Kraft aus, die je nach der Drehzahl des Karussells verschieden ist. durch diese Kraft verändert sich die Geometrie der Ketten und damit der Kräfteparallelogramme. Dieser Kraft sollst du einen Namen geben ! In meiner Ausbildungszeit hieß diese Kraft Fliehkraft !
In der Animation von Fendt sehen wir ein
rotierendes Karussell. Wir betrachten das Karussell daher von
außen, vom Jahrmarkt aus. Was sehen wir da? Das Karussell beschleunigt die Gondel über die Kette, und nach Newton I will die Gondel geradeaus weiter fliegen. Das kann sie nicht, weil sie an der Kette hängt und diese am Rotationszentrum. Es ist also die Kette, welche auf die Gondel wirkt ("Kettenkraft") und sie aus der angestrebten Richtung zwingt. In welche Richtung? Natürlich zum Rotationszentrum hin, denn da ist ja die Kette befestigt. Woanders hin kann sie daher nicht ziehen. Die Gondel beschreibt folglich eine Kreisbahn und will an jedem Punkt dieser Kreisbahn geradeaus weiter fliegen. Geht aber nicht, denn die Kette lässt sie nicht aus. Das Bestreben der Gondel, geradeaus weiter zu fliegen, nennt man
Trägheit. Die Kraft der Kette zum Rotationszentrum hin, nennt man
Zentripetalkraft. Was sehen wir noch? Wäre das Rotationszentrum ein flexibler Mast, würden wir sehen, dass der Mast immer in Richtung Gondel etwas nachgibt. Die Mastspitze beschreibt also ebenfalls eine Kreisbahn. Warum? Nach Newton III zieht die gezogene Gondel auf den Masten zurück. Und das ist, wie wir an der Kreisbahn der Mastspitze erkennen könnten,
ebenfalls eine Zentripetalkraft. Muss auch so sein, denn Newton III sagt, dass die Reaktionskraft zwar entgegen gesetzt aber
gleichartig ist! Mast und Gondel ziehen also aneinander und jeder zieht den anderen zum Schwerpunkt des Systems hin. Betreiben dieses Spielchen zwei Rollschuhfahrer, die mit einem Seil verbunden sind und einer zieht daran, dann bewegen sich beide auf den Schwerpunkt zu, der bei gleichen Massen in der Mitte liegt und bei ungleichen Massen eben diesen Massen entsprechend woanders.
Ist der Mast sehr fest und gut in der Erde verankert, sehen wir diese Zentripetalkraft auf den Masten nicht, denn dann ist das Rotationszentrum die
Erde, und die lässt sich von der kleinen Gondel so wenig aus der Ruhe bringen, dass dies kaum wahrnehmbar wird. Und da das Rotationszentrum eines Karussels ein massives Ding ist, zeichnet Fendt in seine Animation nur jene Kräfte ein, die deutlich erkennbar sind. Und als Resultierende die Zentripetalkraft auf die Gondel, die sich aus der Kettenkraft und der Gewichtskraft ergibt. Mehr zu zeichnen, ist nicht nötig, weil damit die Bewegung der Gondel schon komplett beschrieben ist. Also, es gibt eine Kraft vom Zentrum aus, die an der Gondel zieht. Und es gibt eine Reaktionskraft von der Gondel aus, die am Zentrum zieht. Newton III.
Hannes hat geschrieben:Wenn die Gondeln eines Karussells nicht gleichmässig besetzt sind, kann eine Unwucht entstehen, die den Mast des Gerätes abbrechen kann, wenn er nicht stark genug verankert ist. Das ist keine Scheinkraft!
Richtig! Gondel und Mast ziehen ja aneinander. Das sind keine Scheinkräfte, sondern Reaktionskräfte nach Newon III. Gleich wie bei 2 Himmelskörpern, die einander anziehen. Diese Wechselwirkung gibt es auch zwischen Gondel und Mast.
Hannes hat geschrieben:Die Kraft ist auch sicher nicht eine nach innen gerichtete Zentripetalkraft.
Natürlich ist das eine Zentripetalkraft. Der Mast wird ja ebenfalls nach innen gezogen und macht einen Kreis. "Innen" bedeutet für beide ziehenden Körper der Schwerpunkt des Systems, welcher das eigentliche Rotationszentrum ist. Üben zwei Himmelskörper gegenseitig Anziehungskräfte aus, dann erzeugt jeder Körper für den anderen eine Zentripetalkraft, und setzen sie dieser keine tangentiale Bewegung entgegen, so knallen sie am Schwerpunkt ihres Systems zusammen.
Hannes hat geschrieben:Du sollst nicht immer ablenken, sondern endlich auf konkrete Argumente eingehen. Wenn das Ernst macht, stört das nicht weiter, denn er hat durch seine Ausdrucksweise und seine Beschimpfungen so viel Glaubwürdigkeit verloren, dass man über seine Argumente nur mehr lachen kann.
Ich (und Ernst!) gehe(n) die ganze Zeit auf konkrete Argumente ein. Aber die Antworten passen Dir nicht, weil Du immer den Ausdruck Fliehkraft im Sinn hast und die Bezugssystemabhängigkeit dieser Kraft nicht nachvollziehst.
Doch nun weiter im Text. Fendt hat, nachdem er die Kräfte am Karussel und Gondel
von außen dargestellt hat, alles gezeichnet, was es zu zeichnen gibt. Das wird Dir ja hoffentlich endlich klar sein.
Nun begeben wir uns auf das rotierende Karussell und rotieren mit. Wir wechseln also das Bezugssystem, und das verändert natürlich die Beschreibung des Vorgangs, denn jetzt rotiert ja das Karussell für uns nicht, aber der Jahrmarkt dreht sich nun rundherum. Du stehst also z.B. auf einer Scheibe, die sich mit dem Mast mitdreht, bist
bezogen auf das BS des Karussels in
Ruhe, aber nachdem Du ebenfalls eine Trägheit hast, spürst Du dein Bestreben, geradeaus weiter zu fliegen, was die Reibungskräfte deiner Füße auf der Scheibe verhindern. Hast Du einen Gegenstand in der Hand und lässt ihn aus, dann saust er aus dem BS Karussell hinaus! Für den Außenbeobachter saust er aber tangential weg, geradlinig gemäß Newton I. Für dich nicht, denn Du drehst dich ja währenddessen mit, und so beschreibt der Gegenstand für dich eine radiale Bahn.
Und da jede Bewegung als Ursache eine Kraft voraussetzt (Newton II), wirst Du eine Kraft auch annehmen müssen, und zu dieser Kraft darfst Du mit Fug und Recht "Fliehkraft" sagen. Denn der Gegenstand flieht ja für dich tatsächlich aus dem BS Karussell hinaus! Du spürst diese Kraft und siehst ihre Wirkung. Aber was ist tatsächlich die Ursache für diese Wirkung? Die Trägheit. Deine Trägheit, die Trägheit des Gegenstands, die Trägheit der Gondel. Deswegen bezeichnet man die Fliehkraft, die für Dich zweifellos wahrnehmbar ist, als
Trägheitskraft. Und die gibt es
nur für Dich als mitrotierenden Beoachter, für den Außenbeobachter gibt es sie nicht! Weil er ja sieht, dass alles, was dieser Fliehkraft zu folgen scheint, sich tangential weiter bewegt und damit nur Newton I erfüllt. Für seinen Standpunkt braucht er keine Fliehkraft, um die Bewegung zu erklären. Er darf sie auch gar nicht ansetzen, denn sie stünde der für ihn wahrnehmbaren Zentripetalkraft entgegen, und da hätte er dann ein Problem mit der Erklärung der Kreisbahn der Gondel.
Hannes hat geschrieben:Deine Glaubwürdigkeit will ich nicht in Frage stellen.Aber du sollst nicht ablenken, sondern eine ehrliche Antwort geben.
Die Kraft, die mich aus dem Sitz zieht, ist so lange keine Kraft als sie nicht auf das Fahrverhalten des Autos Einfluss nimmt. Da ein Autositz so gestaltet ist, dass er den Körper des Fahrers in seiner Position hält, überträgt der Autositz die Kraft auf das Auto. Sonst müsstest du nach jeder Kurve am Straßenrand sitzen.
Nein, umgekehrt: der Autositz überträgt die Zentripetalkraft auf mich. Nicht ich werde in den Sitz gedrückt, sondern der Sitz gegen mich. Aber vom Bezugssystem des Autos aus erkläre ich das ebenso wie beim losgelassenen Gegenstand im Karussell BS mit einer Kraft nach außen, eben mit der Fliehkraft. Und das ist in Ordnung, denn so trtt die Kraft ja in meinem Bezugssystem ja auf! Scheinkraft sagt man deshalb, weil diese Kraft tatsächlich von niemanden in dieser Richtung
ausgeübt wird.
In der Translationsbeschleunigung, bei der ich aus dem Autositz "fliehe", weil das Auto bremst, ist nur meine Trägheit der Grund. Darf ich zu der Kraft, die ich
im BS Auto diesem Vorgang unterstelle, Fliehkraft sagen? Natürlich. Wenn ich aber zu einem Außenbeobachter sage, die Fliehkraft hat mich aus dem Sitz geschleudert, dann wird er antworten: Nein, da ist keine Kraft aufgetreten, sondern Du hast nur Deine inertiale Bewegung fortgesetzt. Und so ist es ja auch. Ob also eine Fliehkraft zur Beschreibung der Bewegung des trägen Körpers notwendig ist, hängt vom Bezugssystem ab. Ein und derselbe Sachverhalt, zwei unterschiedliche Beschreibungen. Wo ist das Problem? Die Fliehkraft wird ja nicht abgeschafft, sondern nur dorthin verwiesen, wo sie hingehört: ins beschleunigte System. Und da kann jeder dazu Fliehkraft oder Zentrifugalkraft oder Trägheitskraft sagen, je nachdem, ob sie im Auto oder in einem rotierenden BS spürbar wird. Sie ist ja da, aber immer nur im beschleunigten System. Darum geht es: eine Kraft, die nicht gleichermaßen für Innen- und Außenbeobachter vorhanden ist, kann keine "wahre" Kraft sein, denn die wahren Kräfte (z.B. die Zentripetalkräfte) sind in jedem BS vorhanden. Aber eine Kraft, die verschwindet, wenn man ins IS Außensystem transformiert, muss man als Scheinkraft erkennen. Das ist nun mal so, und das ist nun mal Mechanik seit Galilei und Newton.
Es geht ja nur um die unterschiedliche Beschreibung eines physikalischen Vorgangs aus unterschiedlichen Bezugssystemen. Das wird hier einfach nicht verstanden. Die Fliehkraft ist nicht beseitigt. Sie ist ja im beschleunigten System da, und man manifestiert sie nach guter newtonscher Manier durch Rückschluss aus einer Bewegung. Newton kann's ja auch nicht anders als aufgrund einer Bewegung auf eine Kraft zu schließen. Und so macht man's eben auch mit den Bewegungen, die aufgrund der Trägheit im beschleunigten System auftreten: man schließt auf eine Kraft und gibt ihr einen Namen. Es gibt also offenbar ein Problem mit der Bezeichnung Scheinkraft. Und diese Bezeichnung kommt eben daher, dass man die wahre Ursache für diese Bewegung kennt und das nicht die Kraft ist, die man zur Erklärung einführt.
Hannes hat geschrieben:Ich hoffe, dass du Ernsts Argumentationsweise nicht übernimmst und auch zu schimpfen anfängst. Ernst hat in der Richtung schon nachgegeben.
Ich kann verstehen, dass jemandem, der mit soviel Starrsinn und Verständnislosigkeit konfrontiert wird, der Kragen platzt. Im übrigen macht es einen Unterschied, ob man jemanden diesen Starrsinn oder seine Dummheit vorwirft (was man auch nicht tun sollte) oder ihn mit Kraftausdrücken bewirft. Würde ich nicht machen, denn mangelnde physikalische Grundkenntnisse haben mit Dummheit nichts zu tun. Abgesehen davon wird diese Sache mit der Zentrifugalkraft tatsächlich oft falsch unterrichtet oder falsch in Büchern beschrieben. Es scheint ja auch keine didaktisch einfache Sache zu sein, jemanden das zu erläutern. Wie man ja in diesem Forum feststellen kann.
Grüße
Harald Maurer
