Hannes hat geschrieben:Aber irgendetwas stimmt nicht, wenn du sagst, die Gegenkraft zur Zentripetalkraft sei wieder eine Zentripetalkraft. Das ist doch bereits nur mehr ein Wortspiel, welchen Namen ich der Kraft gebe.Wozu ein Name für zwei entgegengerichtete Kräfte? Das ist doch das typische Verwirrspiel unseres Freundes Ernst.
Oder nicht ?
Nein, kein Verwirrspiel. Du musst unterscheiden, was eine Gegenkraft zu einer eingeprägten Kraft lt. Newton III ist, und was eine Trägheitskraft ist.
Wenn der Rollschuhläufer links am Seil zieht, um den anderen zu sich zu ziehen, so bewegen sich
beide aufeinander zu, ohne dass der andere am Seil gezogen hätte. Der Linke übt eine Zugkraft auf den Rechten aus, und die Reaktionskraft nach Newton III bewirkt, dass nun auch der Rechte ohne sein Zutun eine Zugkraft auf den Linken ausübt. Haben beide dieselbe Masse, so begegnen sie sich in der Mitte.
Die Gegenkraft der Zugkraft des einen ist also wiederum eine Zugkraft des anderen. Zwei
gleiche Kräfte, die beide zur Mitte, also einander entgegen gesetzt gerichtet sind. Damit ist das Kräftepaar nach Newton III gegeben. Auch wenn einer der Läufer das Seil bloß anspannt, zieht das Seil bereits nach beiden Richtungen und der Ziehende ist sofort auch der Gezogene.
Bei der Zentripetalkraft ist es genau so. Da ist das Rotationszentrum, z.B. ein Mast, durch ein Seil mit dem rotierenden Körper verbunden, und der Mast zieht durch das Seil diesen Körper (der ja nicht im Kreis fliegen will) ständig zu sich. Analog zu vorigem Beispiel mit den Rollschuhläufern wird nun aber auch der Mast zum Gezogenen, d.h. nun zieht auch der Körper durch das Seil auf den Masten. Wir haben also zur Zugkraft in die eine Richtung als Gegenkraft eine Zugkraft in die Gegenrichtung. Damit ist das Kräftepaar nach Newton III beschrieben.
Wo bleibt die Trägheitskraft?
Kehren wir zu den Rollschuhläufern zurück. Der eine zieht den anderen heran und wird selbst gezogen. Beide werden also zum Mittelpunkt beschleunigt. Legen wir zuvor auf die Köpfe der beiden jeweils einen Ball und ziehen mal kräftig, so wird jeder der beiden Rollschuhläufer feststellen, dass der Ball scheinbar nach hinten wegfliegt - aber das macht der Ball eigentlich gar nicht, sondern bleibt aufgrund seiner Trägheit einfach in seinem Zustand und unter ihm bewegt sich der Kopf beschleunigt weg. Es wirkt also auf den Ball gar keine Kraft, für den Rollschuhläufer sieht das aber so aus, als würde ihm jemand den Ball vom Kopf reißen oder als würde eine Kraft auf den Ball ausgeübt. Für einen Außenbeobachter bewegt sich der Ball nicht, er hat also keine Veranlassung, hier eine Kraft zu vermuten, aber im Bezugssystem des Rollschuhfahrers bewegt sich der Ball, also gibt der Rollschuhfahrer diesem Effekt einen Namen, und weil es für ihn eine
Wirkung ist, den Namen einer
Kraft und da er weiß, dass es eigentlich die Trägheit des Balls ist, welche diese Wirkung für ihn verursacht, nennt er sie "Trägheitskraft". Auf den Ball wirkt aber tatsächlich gar keine Kraft ein (er behält nur seinen Zustand bei) und deshalb liegt hier auch keine Gegenkraft im Sinne von Newton III vor. Beide Wirkungen, sowohl die Zugkraft, als auch die eigene Trägheit eines Rollschuhläufers, die ebenso vorhanden ist wie beim Ball, verspürt jeder Rollschuhläufer
an seinem eigenen Körper - und so ist von vornherein ausgeschlossen, dass die Zugkraft und die Trägheitskraft ein Kräftepaar nach Newton III sind, denn Kräftepaare nach diesem Gesetz wirken immer auf
zwei unterschiedliche Körper, so wie eben nur die
Zugkräfte als Kräftepaar auf die
beiden Rollschuhfahrer wirken.
Die Fliehkraft od. Zentrifugalkraft in einem rotierenden BS ist ebenso eine Trägheitskraft wie die vorhin beschriebene Trägheitskraft, die den Ball zurückhält. Sie ist also keine Reaktionskraft auf die Zentripetalkraft. Wenn bei einem Karussell die Kette reißt, fliegt die Gondel tangential davon - aber das ist nur tangential vom ruhenden System aus gesehen. Vom rotierenden BS aus gesehen, wird daraus eine radiale Flugbahn, weil sich das BS weiter dreht, während sich die Gondel davon losgelöst wegbewegt. Das ist quasi so eine Art umgekehrter Coriolis-Effekt. Im rotierenden BS bewegen sich also Körper, die aufgrund ihrer Trägheit (somit aufgrund einer Trägheitskraft) ihren Bewegungszustand beibehalten, radial nach außen, und der Endeffekt ist die scheinbare Wirkung einer Kraft, die vom Zentrum weg radial nach außen zeigt.
Nur: ebenso wenig wie auf den Ball eine Kraft eingewirkt hat, wirkt auf die Gondel eine zusätzliche Kraft ein. Und so wie der Rollschuhläufer der spürbaren und offensichtlichen Wirkung einen Namen verleiht, so wird dieser Kraft, die auf die Gondel radial zu wirken scheint, ein Name gegeben- und das ist eben die Bezeichnung "Zentrifugalkraft".
Das ist kein Verwirrspiel, sondern einfache Physik und alles hat seinen Namen: Die Trägheitskraft nennen wir "Zentrifugalkraft", und das Zentripetal-Kräftepaar nach Newton III ist schlicht und einfach die "Seilkraft".
Und wer's nicht versteht, wird zur Grundschule zurückgeschickt
Grüße
Harald Maurer
) Die Massen werden beschleunigt. Newton2. Die Reaktionskraft von Ffeder1 ist Ffeder2 oder auch umgekehrt. Newton3. 
