Fliehkraft

[Howard]

Zitat von Marco Polo

In gewisser Hinsicht schon.

Gehen wir mal von dem Beispiel aus, dass jemand ein Seil festhält, an dessen Ende eine Kugel befestigt ist. Jetzt dreht sich dieser Jemand um seine eigene Achse. Die Hand, mit der er das Seil festhält hält er nach oben (über seinem Kopf).

Die Kugel befindet sich während der Kreisbewegung meinetwegen in Bauchhöhe.

Wir betrachten aus Sicht des sich drehenden Bezugssystems:

Die resultierende Seilkraft kann man nun in eine senkrechte und eine waagerechte Komponenete aufteilen. Die senkrechte Komponente steht mit der Gewichtskraft der Kugel im Gleichgewicht. Die waagerechte Komponente steht mit der Zentrifugalkraft im Gleichgewicht.

Die Frage ist jetzt: Ist die Zentrifugalkraft eine Scheinkraft? Der Literatur nach schon. Und in etwa so sehe ich das auch.

Denken wir uns folgendes: Der sich drehende Jemand lässt das Seil los. Was passiert jetzt? Wenn hier nur die Zentrifugalkraft wirken soll, dann müsste doch die Kugel radial entlang dieser Kraft nach aussen wegbeschleunigt werden, so wie Hamilton es schon korrekt erwähnt hat.

Das tut sie aber nicht. Sie fliegt tangential zur Kreisbewegung weg.

Das ist für mich ein starkes Indiz dafür, dass die Zentrifugalkraft eine Scheinkraft ist.

Man könnte auch die waagerechte Komponente der Seilkraft als Zentripetalkraft interpretieren.

Zentrifugalkraft hin und her, ob jetzt Scheinkraft oder nicht oder ob man diese Scheinkraft als Trägheitskraft bezeichnet scheint mir auch Definitionssache zu sein. Die einschlägige Literatur trägt hier oft zur Verwirrung bei.

Aber abgesehen von der Definition, muss man im bechleunigten Bezugssystem mit einer Kraft rechnen, die man von mir aus gerne Zentrifugalkraft nennen kann. Diese ist der waagerechten Komponente der Seilkraft entgegengesetzt, die man imho auch als Zentripetalkraft interpretieren kann.

Sei es wie es sei. Rechnerisch ist eigentlich alles klar. Aber das Problem ist und bleibt die Definition der beteiligten Kräfte. Die Fachliteratur trägt hier, wie bereits erwähnt, wegen widersprüchlichen Aussagen oft zur Verwirrung bei.

Gruss, Marco Polo

Jo, seh ich ja auch so. Bevor wir jetzt aneinander vorbei reden, wollte ich nur nachfragen, ob wir uns darüber einig sind, daß natürlich nur die Zentrifugalkraft im beschleunigten Bezugssystem vorhanden ist und nicht die zentrifugalkraft der Zentripetalkraft entgegenwirkt. Darum gings nur. Natürlich sind die Kräfte, die im Inertialsystem die Zentripetalkraft repräsentieren auch im beschleunigten Bezugssystem vorhanden. Aber dort ist es nicht mehr die Zentripetalkraft. Die Zentripetalkraft ist ja keine neue Art von Kraft. Sondern es ist ja nur die Resultierende Kraft, die für die Kreisbewegung zuständig ist. Natürlich wirken diese Kräfte auch noch im beschleunigten Bezugssystem. Die können ja nicht aufeinmal verschwinden. Aber zeigen halt nicht mehr Richtung Zentrum irgendeiner Kreisbewegung.


Aber woher kommt eigentlich immer die Erkenntnis, daß in einem beschleunigtem Bezugssystem eine Kraft nach den Newtonschen Gesetzen wirken muß? Also z.B. dieser beschleunigende Lastwagen mit dem Stein auf der Ladefläche? Ich kenne nicht ein Gesetz, daß aussagt, daß auf den Stein jetzt eine Kraft wirken muß. Ich kenne nur einen Trick, der in der Technischen Mechanik angewendet wird, damit man die Gesetze der Statik auch in der Kinetik anwenden kann. Wir wissen, daß eine resultierende Kraft auf einen Körper wirken muß, damit er beschleunigen kann. Wissen wir die Kraft, können wir die Beschleunigung ermitteln. Aber wir wollen ja die Kraft ermitteln, bloß woher wissen wir die Beschleunigung? Damit wir von der Beschleunigung auf die Kraft schliessen können, müssen wir davon ausgehen, daß unser Bezugsystem nicht beschleunigt. Deshalb gelten die Newtonschen Gesetze gelten ja auch nur in Inertialsystemen.

Das weiß auch der Ingenieur. der die angreifenden Kräfte an einer Schraube berechnen will, welche sich wiederum an einem Rad dreht. Jetzt will er die Gesetze der Statik anwenden, die natürlich nur in Inertialsystemen gelten. Also was macht er. Er tut einfach so, als wenn die Schraube garnicht beschleunigt, sondern daß alles andere dementsprechend beschleunigt. Und damit das funktioniert, brauchen wir die sogenannten negativen Massekräfte oder Trägheitskräfte. Das macht man, wenn man die Trägheitskräfte einführen will. Aber man führt nicht einfach irgendwelche Kräft ein, die dann halt nur in einem Bezugssystem gelten, weil das ja irgendwie dort so aussieht, als wenn da irgendwas beschleunigt.

Man geht davon aus zu wissen, daß dieses Bezugssystem beschleunigt und leitet davon die Scheinkraft ab. Deswegen finde ich auch die Veranschaulichung mit Beobachtern unglücklich. Weil man führt ja keine Scheinkräfte ein, weil ein Beobachter sich nicht erklären kann, wieso etwas beschleunigt. Der Mensch aufm Lastwagen führt die Scheinkraft ein, weil er weiß, daß der Lastwagen beschleunigt. Wüsste er das nicht, würde er verzweifelt nach einer Kraft suchen, die er nicht findet. Dieser Rechnung funktioniert aber auch nur, weil man dort die Relativbeschleunigung definiert: Wenn Auto A an der Strasse steht und Auto B beschleunigt, ist das das gleiche als wenn Auto A beschleunigt und Auto B ruht. Wir betrachten das beschleunigte Bezugssystem als ruhendes Bezugssystem. Und wenn ich das so sehe, dann würde ich auch sagen, daß z.B. die Zentrifugalkraft eine real existierende Kraft ist. Aber so einfach funktioniert das nicht. Eine Beschleuigung ist keine Relativbewegung.

Es ist keine Ansichtssache und hängt nicht vom Bezugssystem ab, ob Scheinkräfte wirken. Bei beiden wirkt keine Scheinkraft. Ob ich das nun aus dem nichtbeschleunigten Bezugssystem oder dem beschleunigten Bezugssystem aus betrachte, es wirken die gleichen Kräfte und die gleichen Beschleunigungen. Für den Beobachter im beschleunigten Bezugssystem, sieht es nur so aus als wenn eine zusätzliche Kraft wirkt.

Es wird das beschleunigte Bezugssystem einfach als wie ein Inertialsystem gesehen, indem man die Scheinkräfte einführt. Wir stellen nur zwei ganz andere Situation da. Und die Scheinkraft kommt nun mal in der Situation vor, die tatsächlich garnicht stattfindet.

[JGC]

Hi...


Ich würde das aber eher von der Seite aus betrachten, das die Fliehkraft und die Seilkraft in Wahrheit einfach die Kräfte von Innen nach außen (oder auch umgekehrt) übertragen, und das der dabei beobachtbare(mess- und berechenbare) Weg nur eine im elektromagnetischen Spektrum gezeigte Gestalt aufweist...

Auf deutsch...

Der Kraft an sich ist es egal, welchen Weg sie nun wirklich einnimmt, solange der Austausch für ein stetig sich erneuerndes Kräfte-Gleichgewicht stattfinden kann.. Sehen können wir deren wirklichen Wege nicht, außer wir verfolgen über längere Zeiträume deren jeweiligen Bahngeometrien und errechnen/erkennen somit ihre "wahren" Wege


Würde ich mal rein theoretisch die Massen als Unsichtbar deklarieren und statt dessen die Vektoren der Gravitationsflüsse sehen können, dann würde sich meiner Ansicht nach in etwa so ein Bild ergeben..

1.Anim

2.Anim

Es wäre also so, das die echten Kräfte die des "fraktalen Weges" sind, während die sichtbaren Wege nur die Wege sind, die uns das elektromagnetische Sehen zeigt

Ich hoffe, einigermaßen verständlich gesprochen zu haben.. Ist jetzt also nur meine persönliche Sicht des Sachverhaltes..


JGC

[richy]

Hi Howard

Es ist keine Ansichtssache und hängt nicht vom Bezugssystem ab, ob Scheinkräfte wirken. Bei beiden wirkt keine Scheinkraft. Ob ich das nun aus dem nichtbeschleunigten Bezugssystem oder dem beschleunigten Bezugssystem aus betrachte, es wirken die gleichen Kräfte und die gleichen Beschleunigungen. Für den Beobachter im beschleunigten Bezugssystem, sieht es nur so aus als wenn eine zusätzliche Kraft wirkt.

Dem ersten Satz wuerde ich so nicht zustimmen. Wobei ich mir vorstellen kann was du meinst. Ob man schreiben kann dass eine Kraft "wirkt", die im Prinzip eine beschleunigte Bewegung darstellt.
Fuer eine Berechnung ist diese Frage aber unerheblich. Da muessen die Scheinkraefte beruecksichtigt werden.
Ebenso ist das Beobachtersystem natuerlich wichtig. Ich wuerde das aber lieber Koordinatensystem nennen. Geht man nun von einem inertialen Koordinatensystem zu einem nichtinertialen ueber, fuehrt also eine Koordinatentransformation durch, so muss man auch die Ableitungen transformieren. Und dabei ergeben sich zusaetzliche Terme. Wie man die nennt oder interpretiert ist im Grunde egal.
Ob ein Inertialsystem bevorzugt ist, weil die Physik von einem solchen ausgeht oder ob dies ein natuerliches Prinzip ist ? Man muesste diese Frage klaeren um zu klaeren was nun Schein oder eingepraegte Kraft ist.
Und bis auf das 3 te Axiom gilt Newton. Aber nur wenn die Scheinkraefte beruecksichtigt werden.
Ohne diese gilt im Nichtinertialsystem auch F=m*a nicht mehr.

Der Fall dass man sich beim LKW Beispiel auf den Eisblock setzt ist schon interessant. Koeffizienten des Koordinatensystems K' werden dann selbst zeitabhaengig.
Ich habe es jetzt nicht durchgerechnet, aber vermutlich muss man dann in K' in einer ratardierten Zeit rechnen.
Das heisst in K' muss man fuer korrekte Berechnungen annehmen, dass die Zeit dort anders verlauft als in K. t'=f(t), weil d/dt'=f(d/dt).
Hier waere es wohl noch einfacher zu diskutieren ob dies real ist.
Auf jeden Fall waere es fuer eine Berechnung und auch fuer eine Betachtung extrem ungeschickt.

Ich haette noch eine Vermutung, aber ob die allgemein gueltig ist weiss ich nicht. Ich meine eine Kraft, die nicht wegtransformierbar ist, also keine Scheinkraft ist, ist immer mit einem System verbunden, dass die Entropie erhoeht. Zum Beispiel der Raketen oder LKW Motor.
Die Entropieehrhoehung laesst sich nicht wegtransformieren und daher auch deren Resultat die "echte" Kraft nicht.

Noch kniffeliger wird es wenn man E und H Felder und Kraefte daraus betrachtet.
Eines der Felder laesst sich wegtransformieren, aber beide nicht. (Lorenz Transformation)
Hier scheint mir das Kriterium des Wegtransformierens nicht mehr ohne weiteres gueltig.
Elektrische und magnetische Kraefte im einzelnen waeren Scheinkraefte.
Am das EM Feld selbst im Ganzen kein Schein.
Obwohl man sagt die EM Wellen der Sonne, also die Sonne scheint
ciao

[zeitgenosse]

Zitat von richy

Ich meine eine Kraft, die nicht wegtransformierbar ist, also keine Scheinkraft ist, ist immer mit einem System verbunden, dass die Entropie erhoeht.

Wenn du einen Metallklotz in den Schraubstock einspannst, benötigst du eine bestimmte Kraft und zudem entsteht gemäss Newtons 'Third law' eine Gegenkraft. Ist der Gegenstand erst einmal eingespannt, liegt ein statischer Zustand vor. Die Entropie wird dadurch nicht erhöht. Trotzdem handelt es sich um "echte" Kräfte, weil sie paarweise auftreten.

Gr. zg

[JGC]

Zitat von zeitgenosse

Wenn du einen Metallklotz in den Schraubstock einspannst, benötigst du eine bestimmte Kraft und zudem entsteht gemäss Newtons 'Third law' eine Gegenkraft. Ist der Gegenstand erst einmal eingespannt, liegt ein statischer Zustand vor. Die Entropie wird dadurch nicht erhöht. Trotzdem handelt es sich um "echte" Kräfte, weil sie paarweise auftreten.

Gr. zg

Hallo Zeitgenosse...

Dieser "statische" Zustand..

da fließen doch trotzdem Energien, oder etwa nicht??

Die Schraubstockbacken "spannen" und verbrauchen dabei eine gewisse innere druckbasierte Energie(die der Material-Existenz?)

Schließlich werden nachweislich unter Belastung die entsprechenden Materialien schneller mürbe und brüchig...

Wird dabei nicht in Wahrheit nur der vorhandene Energiefluss stark "zeitlich gedehnt"?

JGC

[zeitgenosse]

Zitat von JGC

Schließlich werden nachweislich unter Belastung die entsprechenden Materialien schneller mürbe und brüchig...

Eine gespannte Feder, welche gemäss dem Hookeschen Gesetz ihre Elastizitätsgrenze nicht überschreitet, wird nicht "mürbe". Sie kann ewig in diesem Zustand verbleiben. Auch beim Schraubstock treten elastische Verformungen auf. Das sollte dir - als einstigem Maschinenschlosser - doch bekannt sein!

Gr. zg

[richy]

@zeitgenosse

Die Summe aller Kraefte im Schraubstock ist aber im Gelichgewichtszustand Null.
Wahrscheinlich wird der Gegenstand beim Einspannen jedoch waermer.
Und ich muss beim Einspannvorgang Energie aufwenden.
Beides erhoeht beim Einspannvorgang die Entropie.

War auch nur so eine Idee, dass hier ein Zusammenhang bestehen koennte.

[JGC]

Zitat von zeitgenosse

Eine gespannte Feder, welche gemäss dem Hookeschen Gesetz ihre Elastizitätsgrenze nicht überschreitet, wird nicht "mürbe". Sie kann ewig in diesem Zustand verbleiben. Auch beim Schraubstock treten elastische Verformungen auf. Das sollte dir - als einstigem Maschinenschlosser - doch bekannt sein!

Gr. zg

Hi Zeitgenosse...


Ja, das ist mir schon bekannt...

Aber hast du schon mal irgendwo einen Beweis dafür gesehen?? So lange existieren wir noch gar nicht, um die langfristigen Gesetze der Physik genau zu kennen...

Wäre es vielleicht nicht eher so, das diese Materialermüdungen unterhalb der Elastizitätsgrenze trotzdem mit der Zeit das Material ermüden??

Ich kenne noch kein Bauwerk, das wirklich Jahrtausende überdauert hat, ohne das es dabei nicht zu Erosions und Korrosions-Erscheinungen gekommen ist...


Ich behaupte, das die Elastizitätsgrenze keine wirkliche Garantie für Stabilität darstellt.. Sie dehnt nur die Zeiten der "Ermüdung" um den Faktor 1000 oder mehr..(kommt das Prinzip nicht auch bei Uwes "Lichtermüdung" zum Vorschein??)


JGC

[richy]

Ich kenne noch kein Bauwerk, das wirklich Jahrtausende überdauert hat, ohne das es dabei nicht zu Erosions und Korrosions-Erscheinungen gekommen ist...

Und wie sind in etwa Wetterlage und Windgeschwindigkeit in ener Feder ?

[JGC]

Zitat von richy

Und wie sind in etwa Wetterlage und Windgeschwindigkeit in ener Feder ?

Hi Richy..

In so einer Feder wirken mindestens die täglichen Temperaturschwankungen, selbst wenn sie noch so gut isoliert vom Rest der Welt aufbewahrt wurde..

Ich selber würde dann dafür grade stehen, wenn man sagen würde, man hätte so eine eingespannte Feder Jahrtausende lang samt dem Schraubstock bei fast Null Kelvin gelagert...

Dann würde das meiner Ansicht der Wahrheit nach Stabilität am nächsten kommen..


JGC