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Schulphysik und verwandte Themen Das ideale Forum für Einsteiger. Alles, was man in der Schule mal gelernt, aber nie verstanden hat oder was man nachfragen möchte, ist hier erwünscht. Antworten von "Physik-Cracks" sind natürlich hochwillkommen!

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  #101  
Alt 13.12.08, 13:20
zeitgenosse zeitgenosse ist offline
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Registriert seit: 01.05.2007
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Zitat:
Zitat von richy Beitrag anzeigen
Die Summe aller Kraefte im Schraubstock ist aber im Gelichgewichtszustand Null.
Die Summe aller Kräfte ist immer Null (Prinzip von d'Alembert)!

Das ist jedem Mechatronikingenieur allzugut bekannt (bei den Physikern bin ich mir da nicht so sicher).

Das gilt nicht nur im statischen Fall (wie beim Schraubstock), sondern auch im dynamischen Fall (wie bspw. bei Hammer und Amboss)!

Bezieht man die Trägheitskräfte mitein, ist auch bei translatorischen Beschleunigungsphasen Σ F = 0.

Handelt es sich um eine rotatorische Bewegung, begibt sich der Ingenieur gedanklich einfach ins mitbeschleunigte Bezugssystem und formuliert dort (für das an sich dynamische Problem) die statische Gleichgewichtsbedingung.

Man soll es sich so einfach wie nur möglich machen, aber nicht noch einfacher (wie Einstein himself dazu sagen würde)!

Zitat:
Und ich muss beim Einspannvorgang Energie aufwenden. Beides erhoeht beim Einspannvorgang die Entropie.
Nur während dem Einspannvorgang. Danach aber erhöht sich die Entropie nicht obwohl die Einspannkraft nach wie vor existent ist (der Nachweis kann mittels Dehnungsmessstreifen erfolgen). Es handelt sich um eine echte Kraft, die nicht wegtransformierbar ist. Das Hooke'sche Gesetz kann übrigens auch lorentzinvariant formuliert werden.

Um das Prinzip von d'Alembert zu verinnerlichen, sei gleich eine passende (Doppel)-Aufgabe genannt:

a) Gegeben sei eine Kurve (Radius = 300 Meter). Wie stark müsste man die Fahrbahn überhöhen, damit - bei Vernachlässigung der Reibung - ein Auto mit 72 km/h durchfahren kann?

b) Welchen Reibungskoeffizienten benötigt man theoretisch, um auf eine Überhöhung der Fahrbahn zu verzichten?


Anm.: Eine Überhöhung macht in praxi dann Sinn, wenn öfters mit regennasser Fahrbahn gerechnet werden muss oder zuweilen sogar Glatteisbildung herrschen könnte.

Gr. zg
  #102  
Alt 13.12.08, 17:26
Benutzerbild von Hamilton
Hamilton Hamilton ist offline
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Zitat:
Die Summe aller Kräfte ist immer Null (Prinzip von d'Alembert)!
So ein Schwätzer! Lies dir das Prinzip lieber nochmal genau durch, sonst dreht sich der gute d'alli noch im Grabe um.

Wenn das so wäre, dann würden ja wegen F = ma = 0 keine Beschleunigungen auftreten => langweilige Welt und falsch auch.

Zitat:
Das ist jedem Mechatronikingenieur allzugut bekannt (bei den Physikern bin ich mir da nicht so sicher).
Ich finde, du könntest dich mehr daran beteiligen, die Esoteriker hier zu bashen, als dass du immer wieder Seitenhiebe auf gerade die Zunft verteilst, der die Ingenieure all ihr Wissen zu verdanken haben.
Du enttäuschst mich zg!
__________________
"Wissenschaft ist wie Sex. Manchmal kommt etwas Sinnvolles dabei raus, das ist aber nicht der Grund, warum wir es tun."
Richard P. Feynman
  #103  
Alt 13.12.08, 17:45
Benutzerbild von rene
rene rene ist offline
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Zitat:
Zitat von zeitgenosse Beitrag anzeigen

a) Gegeben sei eine Kurve (Radius = 300 Meter). Wie stark müsste man die Fahrbahn überhöhen, damit - bei Vernachlässigung der Reibung - ein Auto mit 72 km/h durchfahren kann?

b) Welchen Reibungskoeffizienten benötigt man theoretisch, um auf eine Überhöhung der Fahrbahn zu verzichten?


Anm.: Eine Überhöhung macht in praxi dann Sinn, wenn öfters mit regennasser Fahrbahn gerechnet werden muss oder zuweilen sogar Glatteisbildung herrschen könnte.

Gr. zg
Die Fahrbahn müsste um alpha=7.74° geneigt sein. Daraus ergibt sich die resultierende Normalkraft zwischen der nach aussen wirkenden Zentrifugalkraft und der zum Lot hin wirkenden Gravitationskraft.

v:=72/3.6; r:=300; a_Z:=v^2/r; alpha:=evalf(180/Pi*arctan(a_Z/9.81));

Ohne Kurvenneigung müsste der Haftreibungskoeffizient der Reifen auf der flachen Kurvenbahn mu≥0.136 betragen. Die Reibungskraft entspricht der Zentrifugalkraft im Autosystem, die Normalkraft der senkrecht zur Auflagefläche wirkenden Gravitationskraft.

mu=F_R/F_N


Grüsse, rene
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Realität ist eine Frage der Wahrnehmung
  #104  
Alt 13.12.08, 18:07
zeitgenosse zeitgenosse ist offline
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Zitat:
Zitat von Hamilton Beitrag anzeigen
Wenn das so wäre, dann würden ja wegen F = ma = 0 keine Beschleunigungen auftreten
Du verstehst das falsch. Nach d'Alembert (und das ist auch Ingenieurpraxis) gilt:

Beschleunigungskraft = Trägheitskraft

Somit:

Σ F = ma + (-ma) = 0

Guck du viel lieber ersteinmal in ein anständiges Lehrbuch der Mechanik!

Gr. zg
  #105  
Alt 13.12.08, 18:31
Uli Uli ist offline
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Standard AW: Fliehkraft

Zitat:
Zitat von Hamilton Beitrag anzeigen
So ein Schwätzer! Lies dir das Prinzip lieber nochmal genau durch, sonst dreht sich der gute d'alli noch im Grabe um.

Wenn das so wäre, dann würden ja wegen F = ma = 0 keine Beschleunigungen auftreten => langweilige Welt und falsch auch.
...
Der Witz beim d'Alembertschen Trick ist es ja gerade, immer alles vom Ruhesystem des beschleungten Objektes zu betrachten. In diesem System beschleunigt es ja tatsächlich nicht.

Uli
  #106  
Alt 14.12.08, 03:49
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EMI EMI ist offline
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Zitat:
Zitat von zeitgenosse Beitrag anzeigen
Guck du viel lieber ersteinmal in ein anständiges Lehrbuch der Mechanik!
Zitat:
Zitat von Hamilton
So ein Schwätzer! Lies dir das Prinzip lieber nochmal genau durch, sonst dreht sich der gute d'alli noch im Grabe um.
Schaltet mal einen Gang zurück!

EMI
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Sollen sich auch alle schämen, die gedankenlos sich der Wunder der Wissenschaft und Technik bedienen, und nicht mehr davon geistig erfasst haben als die Kuh von der Botanik der Pflanzen, die sie mit Wohlbehagen frisst.
  #107  
Alt 14.12.08, 15:55
Benutzerbild von Hamilton
Hamilton Hamilton ist offline
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Zitat:
Guck du viel lieber ersteinmal in ein anständiges Lehrbuch der Mechanik!
Vielleicht machst du das mal selbst, bevor du hier das Maul aufreißt.

Das Prinzip sagt aus, dass die Zwangskräfte keine Arbeit verrichten, aber nicht, dass die Summe aller Kräfte Null ist.
Zitat:
Σ F = ma + (-ma) = 0
Σ F = ma + (-ma) = 0 => ma = ma ?
Das ist ja mal ne tolle Erkenntnis.

Das ist aber nicht das d'alembertprinzip-
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Richard P. Feynman
  #108  
Alt 14.12.08, 23:50
zeitgenosse zeitgenosse ist offline
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Zitat:
Zitat von Hamilton Beitrag anzeigen
als dass du immer wieder Seitenhiebe auf gerade die Zunft verteilst, der die Ingenieure all ihr Wissen zu verdanken haben.
Bevor sich die theoretische Physik als Ordnungshüterin der Naturwissenschaften zu verstehen gab (Hilbert meinte sogar, dass die Experimentalphysiker dazu gänzlich ungeeignet seien), waren es vielfach Ingenieure, gelegentlich auch Aerzte, welche die Physik vorantrieben!

Dass die Kräftesumme an einem Massenpunkt immer Null ist, bedeutet keineswegs, dass keine Energie umgesetzt wird. Denk dabei ausnahmsweise und zum Vergleich an die Kirchhoff'schen Gesetze. Dort haben wir im Gleichstromkreis in einem Knotenpunkt als Summe der Ströme gleich Null (sonst wäre es in der Tat ein Perpetuum Mobile). Du musst den Ansatz folglich richtig interpretieren.

Zum Prinzip von d'Alembert:

Mit virtuellen Verrückungen und Zwangskräften hat das Prinzip zunächst nichts zu tun (das kommt historisch gesehen erst später), sondern - wie auch Uli bereits anklingen liess:

Ersetzt man bei einem bewegten System von Massenpunkten die entsprechenden Beschleunigungen durch die Trägheitskräfte, so hat man das dynamische Problem formal auf ein statisches Problem zurückgeführt.

Das ist der ursprüngliche Inhalt dieses Prinzips!

Schreibt man das 2. Newtonsche Gesetz für eine konstante Masse um:

F - ma = 0

dann ist F_T = -ma

eine durch die Beschleunigung entstehende Kraft, die auch d'Alembert'sche Trägheitskraft genannt wird. Es handelt sich um keine Newtonsche Kraft, deshalb ist gelegentlich auch von einer Scheinkraft die Rede.

In Summe gilt deswegen:

F + F_T = 0

Die Zwangskräfte stellen eine Erweiterung des Prinzips dar und sind dem Ingenieur gut bekannt:

http://www.ique.de/theor/tm3/dalembert.html

Sogar im "Tippler" werden diese Dinge formal richtig behandelt (und der ist doch was für blutige Anfänger).

Dass ich mir bei den Physiker "da nicht so sicher bin", rührt daher, dass Maschinenbauer viel eher mit Zwangskräften zu tun haben. Das war also halb ironisch gemeint (ohne dass du dadurch aus der Haut fahren musstest)! LMAO

Zudem handelt es sich um eine historische Nettigkeit, denn (was mir gerade aus dem Stegreif dazu einfällt) auch d'Alembert erklärt nicht alles:

Im 18. Jh. machte sich Lagrange an eine Neuformulierung der Mechanik. Die Newtonsche Mechanik lässt sich aus ihr ableiten. Methodisch hat die Lagrange-Mechanik den Vorteil der grösseren Flexibilität (insbesondere bei der Behandlung von Zwangsbedingungen). Verallgemeinerte (generalisierte) Koordinaten erweisen sich als zweckdienlich. Aus der Lagrange-Funktion folgen die Lagrange-Gleichungen. Diese sind auch aus dem Eulerschen Variationsprinzip zu gewinnen. Allgemein spricht man von den Euler-Lagrange-Gleichungen. Physiker wissen schon Bescheid. Über den neuen Formalismus lässt sich auch ein besserer Kontakt zu anderen Gebieten der Physik herstellen. Der Weg führt direkt zum Prinzip der kleinsten Wirkung bzw. zum Prinzip von Hamilton. Den Hamilton-Operator erhält man aus der Hamilton-Funktion. In Folge wird sich der Lagrange-Hamilton-Formalismus durchsetzen. Man spricht dabei zu recht von höherer Mechanik.

Letztlich habe ich dich aber schon verstanden. Du möchtest, dass auch ich mich an der "Trollabwehr" etwas beteilige. Doch eigentlich funktioniert das bereits ganz gut und zuviel nur "Physik aus dem Lehrbuch" ist auf Dauer irgendwie auch ermüdend.

Gr. zg

Ge?ndert von zeitgenosse (15.12.08 um 02:49 Uhr)
  #109  
Alt 14.12.08, 23:56
zeitgenosse zeitgenosse ist offline
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Standard AW: Fliehkraft

@rene

Alles richtig!

Offensichtlich bist du einer der Wenigen, welche die technische Mechanik zu würdigen wissen. Es sei denn, du kennst den "Leute". Na ja, selbst dann ist es richtig.

Gr. zg
  #110  
Alt 15.12.08, 00:16
pauli pauli ist offline
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Standard AW: Fliehkraft

Zitat:
Zitat von rene Beitrag anzeigen
Die Fahrbahn müsste um alpha=7.74° geneigt sein. Daraus ergibt sich die resultierende Normalkraft zwischen der nach aussen wirkenden Zentrifugalkraft und der zum Lot hin wirkenden Gravitationskraft.
hm, und warum wird die Masse des Autos nicht berücksichtigt, oder wird eine Art Durchschnittsgewicht angenommen?
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