Hallo Leute,
ich frage mich folgendes:
Angenommen, ich bringe, wie auch immer, eine 1 Tonnne schwere Kugel zum
schweben.
Nun, nachdem die Kugel zum schweben gebracht wurde, versuche ich Sie auf
einer geraden zu bewegen....d.h. die Angreifende Kraft ist senkrecht zur
Gewichtskraft.
Nun aus der Mechanik ist ja Summe aller Kräfte = m*a
Da wir hier keine Reibungskräfte haben und der Luftwiderstand
vernachlässigt werden soll, gilt: F=ma, d.h. F/m=a --> 1N/1000kg=1/1000
m/s^2
D.h. letztlich, dass sich die sooooooooo schwere Kugel bei nur einem
Newton schon bewegen ließe, zwar ganz langsam, aber sie bewegt sich, ist
das korrekt? Mich stört die Vorstellung, dass ich mit einem Newton eine
Tonne bewegen kann, aber was spricht denn gegen diese Theorie???
Lars K schrieb:> D.h. letztlich, dass sich die sooooooooo schwere Kugel bei nur einem> Newton schon bewegen ließe, zwar ganz langsam, aber sie bewegt sich, ist> das korrekt?
Sie wird durch diese Kraft nicht nur bewegt, sondern sogar gleichmäßig
beschleunigt, solange keine geschwindigkeitsabhängigen Reibungskräfte
auftreten.
Lars K schrieb:> Mich stört die Vorstellung, dass ich mit einem Newton eine> Tonne bewegen kann, aber was spricht denn gegen diese Theorie???
deine Vorstellung liegt daran, dass in der Alltagswelt überall Reibung
auftritt
Lars K schrieb:> Mich stört die Vorstellung, dass ich mit einem Newton eine> Tonne bewegen kann, aber was spricht denn gegen diese Theorie???
Nichts.
Offenbar hast du noch nie mit einem Bein auf dem Steg und mit den
anderen Bein auf einem unvertäuten Boot gestanden.
Die seitliche Kraft ist anfangs ganz gering, aber wenn du dich nicht
entscheiden kannst, wohin du nun willst, fällst du nach einigen Sekunden
in den Bach :)
Lars K schrieb:> D.h. letztlich, dass sich die sooooooooo schwere Kugel bei> nur einem Newton schon bewegen ließe, zwar ganz langsam,> aber sie bewegt sich, ist das korrekt?
Ja, sicher.
> Mich stört die Vorstellung, dass ich mit einem Newton eine> Tonne bewegen kann,
Warum denn das?
Natürlich widerspricht es der Alltagserfahrung - aber das
liegt nur daran, dass man selten so wenig Reibung hat.
> aber was spricht denn gegen diese Theorie???
Gar nichts.
Es gab immer mal so spektakuläre Vorführungen, bei denen ein
Kraftmensch einen Güterwagen mit den Zähnen an einem Seil
gezogen hat. Die Zugkraft ist - optimistisch geschätzt - 1000 N,
die Gewichtskraft des Güterwagens 100'000 N.
Wenn man die Rollreibung eliminiert (Magnetlager) und die
Wirkung des Windes unterbindet (Vakuum), kommt man sicher
mit wesentlich kleineren Kräften aus.
Der Herr Cavendish mit seiner Drehwaage hat noch viel kleinere
Kräfte gemessen.
Zwei durchschnittliche Frauen können eine stehende Elektrolok mit 80t
ziemlich problemlos anschieben. Das ist zwar ein nicht ganz so hohes
Verhältnis, wie in deinem Gedankenexperiment, zeigt aber, dass sowas
auch praktisch möglich ist.
Welche Schubkraft kann man für eine Frau annehmen?
Georg schrieb:> Dussel schrieb:>> Welche Schubkraft kann man für eine Frau annehmen?>> Eine Angela Merkel beschleunigt sogar Tornados auf Überschall.
Aktualisierung: Welche physikalische Schubkraft kann man für eine
durchschnittliche Frau annehmen?
Lehne dich mal gegen einen ungebremsten Güterwagen auf dem Abstellgleis.
Auch dieser wird nach einer kleinen Weile langsam losrollen. Das ist
Wissenschaft :-)
Kein Gedankenexperiment: https://www.youtube.com/watch?v=fEtZn3YrEEQ
F=m*a -> a=F/m
F>0 -> a>0 -> das Ding bewegt sich
Warum sollte also eine Masse bei einwirkender Kraft stillstehen, so wie
deine Vorstellung es dir suggeriert?
Georg schrieb:> Dussel schrieb:>> Welche Schubkraft kann man für eine Frau annehmen?>> Eine Angela Merkel beschleunigt sogar Tornados auf Überschall.>> Georg
Das nennt man Heisslufterzeugung
Dussel schrieb:> Zwei durchschnittliche Frauen können eine stehende Elektrolok mit> 80t> ziemlich problemlos anschieben. Das ist zwar ein nicht ganz so hohes> Verhältnis, wie in deinem Gedankenexperiment, zeigt aber, dass sowas> auch praktisch möglich ist.>> Welche Schubkraft kann man für eine Frau annehmen?
1. Wenn es sich um durchschnittliche Frauen handelt sollte man
vielleicht noch auf die Randbedingung hinweisen, dass beide Frauen auf
derselben Seite schieben sollen...
2. Manche Frauen erzeugen eher Bremskraft statt Schubkraft.
Nabend, dein Verständnisproblem liegt darin begründet, dass du zwischen
Gewichtskraft, also "schwerer Masse" und "Träger Masse" nicht
unterscheidest.
Fakt ist: Der Körper (Die Kugel) hat eine Masse von 1 Tonne = 1000 kg.
Das ist die Summe der darin befindlichen Atome.
Dieser Körper erfährt in der nähe der Erdoberfläche eine
Fallbeschleunigung von ca. 9,81 m/s² Richtung Erdmittelpunkt. Befindet
sich der Körper im freien Fall, so ist er schwerelos d.h. er hat
keine Gewichtskraft.
Versucht man diesen freien Fall zu bremsen oder gar zu stoppen, z.B. mit
einer Waage, die gegen den Weiterfall mit der Erdoberfläche verbunden
ist (Reibungskraft!), so bekommt man die Gewichtskraft zu spüren und
kann auf der Skala die "Masse" ablesen. Damit der Körper also auf der
Waage ruht, muss sie eine entsprechende Gegenkraft aufbringen, den
Körper also entgegen der Fallbeschleunigung "nach oben beschleunigen".
Sind beide Beschleunigungen also betragsgleich aber entgegengerichtet,
so ruht der Köper durch das *Kräftegleichgewicht*: Deine Kugel schwebt.
Störst du dieses Kräftegleichgewicht, indem du von außen eine (beliebig
kleine) Kraft einleitest, so wird der Körper in Richtung der wirksamen
Kraft beschleunigt.
Und jetzt kommen wir zum Impulserhaltungssatz.
Nach Isaac Newton wirkt zu jeder Kraft eine entgegengesetzte Gegenkraft
(s. o. Federkraft der Waage), da das System durch seine Trägheit
seinen Bewegungszustand nicht ändern möchte.
Drückst du also mit 1 N gegen die Kugel, so drückt sie auch mit 1 N
zurück zu dir.
Die schwere Masse (1 Tonne) ist identisch mit der trägen Masse.
Die 1000 kg sind von den 1 N relativ unbeeindruckt und verändern nur
ganz gemächlich ihren Bewegunszustand, aber die Geschwindigkeit der
Kugel nimmt zu! Sie bewegt sich lansgam von dir weg.
Die 1 N wirken ebenfalls auf die Person, die versucht, die Kugel
wegzustoßen. Angenommen, die Person wiegt 75 kg, so erfährt sie eine
über 13-fache Beschleunigung und drückt sich somit "fester" von der
Kugel weg.
Die Moral von der Geschicht': Wer eine ruhige Kugel schiebt, bewegt sie
nicht.
Man kann diesen Effekt schön an den auf einem Wasserfilm gleitenden
Kugeln sehen:
https://www.youtube.com/watch?v=y8j_o5CkCSA
Diese Kugel wiegt mehrere Tonnen, und man kann Sie mit sehr wenig Kraft
und viel Geduld in eine Richtung beschleunigen - obwohl die Kugel
mehrere Tonnen wiegt läuft sie mehrere Minuten weiter.
Grüße,
Stefan
Marek N. schrieb:> Versucht man diesen freien Fall zu bremsen oder gar zu stoppen, z.B. mit> einer Waage, die gegen den Weiterfall mit der Erdoberfläche verbunden> ist (Reibungskraft!), so bekommt man die Gewichtskraft zu spüren und> kann auf der Skala die "Masse" ablesen.
Die fallende Kugel hat aber zusätzlich schon kinetische Energie
dazugewonnen. Sie mit einer erdgebundenen Waage zu stoppen, setzt dann
die Summe aus Gewichtskraft plus der Kraft frei, die für die negative
Beschleunigung der Kugel im Millisekundenbereich notwendig ist...
Falls es eine moderne Waage mit Sprachausgabe war, spricht sie danach
nur noch Plattdeutsch... :)
Lars K schrieb:> D.h. letztlich, dass sich die sooooooooo schwere Kugel bei nur einem> Newton schon bewegen ließe, zwar ganz langsam, aber sie bewegt sich, ist> das korrekt? Mich stört die Vorstellung, dass ich mit einem Newton eine> Tonne bewegen kann, aber was spricht denn gegen diese Theorie???
Du kommst fast 350 Jahre zu spät, um mit solch einer Theorien die
wissenschaftliche Diskussion zu bereichern. Der Namensgeber der
Krafteinheit hat das zu seiner Zeit für die klassische Mechanik, auch
nach heutigem Stand, zutreffen geklärt.
Marek N. schrieb:> Dieser Körper erfährt in der nähe der Erdoberfläche eine> Fallbeschleunigung von ca. 9,81 m/s² Richtung Erdmittelpunkt. Befindet> sich der Körper im freien Fall, so ist er schwerelos d.h. er hat> keine Gewichtskraft.>
Ist es nicht so, dass er durch die Gewichtskraft in Richtung
Erdmittelpunkt beschleunigt wird? Wenn keine Gewichtskraft auf den
Körper ausgeübt würde, würde er sich ja nicht beschleunigen.
"Schwerelos" bedeutet doch nur, dass der Gewichtskraft keine Gegenkraft
entgegenwirkt, die den Gegenstand an Ort und Stelle halten würde.
> "Schwerelos" bedeutet doch nur, dass der Gewichtskraft keine Gegenkraft> entgegenwirkt, die den Gegenstand an Ort und Stelle halten würde.
siehe Wikipedia:
„Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper A auf einen anderen
Körper B eine Kraft aus (actio), so wirkt eine gleich große, aber
entgegen gerichtete Kraft von Körper B auf Körper A (reactio).“
https://de.wikipedia.org/wiki/Newtonsche_Gesetze
Bernd schrieb:>> "Schwerelos" bedeutet doch nur, dass der Gewichtskraft>> keine Gegenkraft entgegenwirkt, die den Gegenstand an>> Ort und Stelle halten würde.>> siehe Wikipedia:>> „Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper A auf> einen anderen Körper B eine Kraft aus (actio), so wirkt> eine gleich große, aber entgegen gerichtete Kraft von> Körper B auf Körper A (reactio).“
Zusammenhang?
Trainierst Du für eine Karriere als Politiker und übst Dich
in Äußerungen, die zwar gut klingen, aber keinen Rückschluss
zulassen, ob Du zustimmst oder widersprichst?
Die Aussage von J.Ad. ist richtig: Es existiert keine
Gegenkraft, die den Körper an Ort und Stelle hält. Die
Gegenkraft besteht nämlich in der Trägheitskraft m*a.
Bernd schrieb:>> "Schwerelos" bedeutet doch nur, dass der Gewichtskraft keine> Gegenkraft>> entgegenwirkt, die den Gegenstand an Ort und Stelle halten würde.>> siehe Wikipedia:>> „Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper A auf einen anderen> Körper B eine Kraft aus (actio), so wirkt eine gleich große, aber> entgegen gerichtete Kraft von Körper B auf Körper A (reactio).“>> https://de.wikipedia.org/wiki/Newtonsche_Gesetze
Dagegen spricht ja auch nichts. So wie die Erde den Apfel anzieht, zieht
der Apfel auch die Erde an.
Und wenn ich unter den Apfel einen Hocker stelle, damit der Apfelk nicht
"schwerelos" ist, dann "sieht" dieser Hocker natürlich auch Kraft vom
Apfel und von der Erde.
Lars K schrieb:> Mich stört die Vorstellung, dass ich mit einem Newton eine> Tonne bewegen kann, aber was spricht denn gegen diese Theorie???
Ich finde es immer noch konterintuitiv, daß ein Propeller in der Lage
ist, tausende von PS so auf die Luft zu übertragen, daß sich damit ein
zig Tonnen schweres Flugzeug beschleunigen läßt.
Ich finde es immer noch konterintuitiv, daß ein tonnenschwerer
Hubschrauber von Flügeln hochgehoben werden kann, die so dünn sind, daß
sie beim stehenden Hubschrauber schlaff an diesem herunterhängen.
Ich finde es immer noch konterintuitiv, daß ein einseitig gelagerter
Kreisel nicht nach unten, sondern zur Seite fällt.
Dabei kann ich jeden dieser Effekte berechnen. Genau dafür ist
Mathematik wertvoll: Ich kann auch Sachen überprüfen, die nicht-intuitiv
sind. (Das Problem: Ich kann damit diese Effekte nicht Leuten erklären,
die die dahinterliegende Mathematik nicht verstehen.) Nichts ist
praktischer als gute Theorie.
Possetitjel schrieb:> Bernd schrieb:>>>> "Schwerelos" bedeutet doch nur, dass der Gewichtskraft>>> keine Gegenkraft entgegenwirkt, die den Gegenstand an>>> Ort und Stelle halten würde.>>>> siehe Wikipedia:>>>> „Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper A auf>> einen anderen Körper B eine Kraft aus (actio), so wirkt>> eine gleich große, aber entgegen gerichtete Kraft von>> Körper B auf Körper A (reactio).“>> Zusammenhang?
Bist du so unbedarft oder suchst du einfach nur Streit?
> Trainierst Du für eine Karriere als Politiker und übst Dich> in Äußerungen, die zwar gut klingen, aber keinen Rückschluss> zulassen, ob Du zustimmst oder widersprichst?
Was ist an meinem Beitrag so schwer zu verstehen? Es existiert keine
Kraft ohne Gegenkraft.
> Die Aussage von J.Ad. ist richtig: Es existiert keine> Gegenkraft, die den Körper an Ort und Stelle hält. Die> Gegenkraft besteht nämlich in der Trägheitskraft m*a.
Willst du mich verarschen? Erst schreibst du es existiert keine
Gegenkraft, dann führst du eine Gegenkraft ein. Du bist wahrlich einer
der üblichen Spinner hier. Es kann aber auch sein, dass du einfach zu
dumm bist einfachste physikalische Zusammenhänge zu begreifen.
Bernd schrieb:>> Die Aussage von J.Ad. ist richtig: Es existiert keine>> Gegenkraft, die den Körper an Ort und Stelle hält. Die>> Gegenkraft besteht nämlich in der Trägheitskraft m*a.>> Willst du mich verarschen?
Keineswegs.
Es zeigt sich halt nur, dass Du der deutschen Sprache
nicht recht mächtig bist. Tut mir leid, konnte ich ja
nicht wissen.
> Erst schreibst du es existiert keine Gegenkraft,
Das habe ich NICHT geschrieben.
Ich habe geschrieben, dass keine Gegenkraft existiert, die
den Körper an seiner Stelle hält.
Bist Du in der Lage, diesen sprachlichen Unterschied zu
erfassen?
Falls der Groschen immer noch nicht gefallen sein sollte:
Die Aussagen
"Es existiert keine Atombombe" und
"Es existiert keine Atombombe, die so klein wie ein
Reiskorn ist"
sind NICHT gleichwertig.
> Du bist wahrlich einer [...]
Jaja. Du mich auch.
Lutz H. schrieb:> Die Kugel ist zwar nicht ganz so schwer, aber bei einer Lichtmühle> bewegt sich schon was.> Youtube-Video "Lichtmühle oder Lichtrad oder Radiometer"
Tja, nur ist die Erklärung der beiden Greise falsch. Es ist eben nicht
das Licht, dass das Ding antreibt:
https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtm%C3%BChle
Erst mal vielen Dank für eure Antworten.
Ich entnehme, dass man mit 1N theoretisch auch 100T bewegen kann, zwar
ist die Beschleunigung sehr klein, aber es bewegt sich.
Hintergrund ist nämlich, dass ich mir den Transrapid vorgestellt habe:
Dieser wird ja mit Hilfe von Elektromagneten zum schweben gebracht.
Nun habe ich mir vorgestellt, dass doch auch theoretisch eine Kraft von
1N ausreicht, um die Passagiere von A nach B zu bringen. Die Zeitdauer
ist dann halt entsprechend.
Stefan H. schrieb:> Man kann diesen Effekt schön an den auf einem Wasserfilm gleitenden> Kugeln sehen:
Wollte auch so ein Beispiel anbringen.
In einem Schwimmbad hier in meiner Nähe, da ist auch so eine Kugel, viel
kleiner, aber immer noch bestimmt 50kg oder schwerer.
Man kann sie mit so was von wenig Kraft in beliebige Richtungen drehen.
Lars K schrieb:> Nun habe ich mir vorgestellt, dass doch auch theoretisch eine Kraft von> 1N ausreicht, um die Passagiere von A nach B zu bringen.
Je nach Definition. Der Zug muss auch Steigungen überwinden. Wenn man
definiert, dass die Tragkraft in Richtung der Zugvertikalen wirkt (was
beim Transrapid der Fall ist), hat die Gewichtskraft eine Komponente
entgegen der Fahrrichtung (bei Steigungen). Diese ist deutlich größer
als 1 N und damit reicht die Kraft nicht aus zum Vortrieb. Nur auf ganz
ebener Fläche ginge das.
Wenn man eine Masse von 500t annimmt, müsste der Steigungswinkel kleiner
als 0,04" sein, damit man den Zug mit 1 N beschleunigen kann, wenn ich
mich nicht verrechnet habe.
Lars K schrieb:> dass doch auch theoretisch eine Kraft von> 1N ausreicht, um die Passagiere von A nach B zu bringen
Neben dem schon genannten Einwand mit Steigungen ist auch zu bedenken,
dass du in einem solchen Fall (realistisch ist das für Raumsonden) die
halbe Strecke beschleunigen musst und die andere Hälfte mit der gleichen
Kraft bremsen, damit die Passagiere auch aussteigen können.
Georg
Wie immer, um so trivialer ein Problem ist, um so mehr wird darum
herumdiskutiert, und wenn es mal zu wirklich komplexen Problemen kommt,
hat keiner mehr die Zeit und Kraft, diese anzugehen.
Das hier diskutierte ist alles schon schön in Hauptschul-Physikbüchern
pädagogisch gut erklärt.
Was läuft nur falsch, da sitzen die Leute in den höchsten Akademischen
Räten, und sind schon mit Hauptschulstoff überfordert, aber hauptsache
man kann sich gegenseitig auf Latainisch beschimpfen, und nicht einmal
diese latainischen Begriffe werden korrekt benutzt.
wer rechschreibfehler findet, darf sie behalten!
Lars K schrieb:> Dieser wird ja mit Hilfe von Elektromagneten zum schweben gebracht.
Genau genommen wird er mit Elektromagneten hoch gehoben. Das Schweben
ist dann eine Frage der Regelung.
> Nun habe ich mir vorgestellt, dass doch auch theoretisch eine Kraft von> 1N ausreicht, um die Passagiere von A nach B zu bringen. Die Zeitdauer> ist dann halt entsprechend.
Es wird nicht nur die Zeit größer, die für die Beschleunigungsphase
benötigt wird, sondern es sinkt auch die Grenzgeschwindigkeit, die durch
das Gleichgewicht zwischen Vortriebskraft und Reibungskraft gegeben ist.
Erst im Vakuum ist die Reibung so weit reduziert, dass man trotzdem
erhebliche Geschwindigkeiten erreichen und auch (Potential-)Berge
erklimmen kann. Guck dir mal an, mit welchen Kräften in der Raumfahrt
ein mit Ionentriebwerk arbeitende Sonde zum Mond fliegen kann und auf
was für einer Bahn sie das tun muss (z.B. Smart-1 mit 370 Kilogramm
Masse und 70 Millinewton Triebwerkskraft).
Lars K schrieb:> Mich stört die Vorstellung, dass ich mit einem Newton eine> Tonne bewegen kann, aber was spricht denn gegen diese Theorie???
was stört dich daran? selbst LKW oder Zugwagons mit viel Reibung kann
trotz Tonnengewicht ein Mensch bewegen nicht gegen die Gravitation aber
mit horizontalen Kräften zur Gravitation durchaus.
Joachim B. schrieb:> was stört dich daran?
Hat er ja geschrieben, die Alltagsanschauung. Auf gerader Fläche muss
man schon einigermaßen stark schieben, um ein Auto anzuschieben. Bei
einem gleich schweren Objekt im Schwebezustand soll aber die
Gewichtskraft von 1 N ausreichen. Das ist nicht unbedingt direkt
einleuchtend, wenn man die Hintergründe nicht kennt.
Zur Veranschaulichung: Der 500 t schwere Zug, beschleunigt und gebremst
mit 1 N, bräuchte ohne Reibung auf gerade Strecke für 100km über fünf
Tage und würde eine Spitzengeschwindigkeit von 1,6 km/h erreichen, bevor
er wieder gebremst werden müsste. (Keine Garantie auf Richtigkeit)
Wie oft hast du im Alltag schon ein Sonnensegel nur gesehen? Wie oft
davon 'in Betrieb'? Natürlich gibt es Anwendungen, das wurde ja oben
schon gesagt, aber im Alltag kommt einem sowas nur sehr selten unter,
wenn überhaupt.
(Ich gehe mal davon aus, dass du mit 'Sonnensegel' keine Markise meinst
;-)
Dussel schrieb:> Bei einem gleich schweren Objekt im Schwebezustand soll aber die> Gewichtskraft von 1 N ausreichen.
Die Gewichtskraft dürfte im Schwebezustand durch irgendeine andere Kraft
vollständig kompensiert sein, also völlig irrelevant sein, sonst wäre es
kein Schwebezustand.
Welche Kraft von 1N meinst du wirklich?
Das mit dem Transrapid stimmt fast: Auch im Vakuum entstehen
Wirbelströme. Diese werden den Zug trotzdem zum stehen bringen.
Du kannst auch mal berechnen wie viel sich ein Stahlträger verbiegt wenn
du mit dem Finger drauf drückst. Sehr wenig, aber eben nicht null.
Gruss
A.B
Wolfgang schrieb:> Dussel schrieb:>> Bei einem gleich schweren Objekt im Schwebezustand soll aber die>> Gewichtskraft von 1 N ausreichen.>> Die Gewichtskraft dürfte im Schwebezustand durch irgendeine andere Kraft> vollständig kompensiert sein, also völlig irrelevant sein, sonst wäre es> kein Schwebezustand.>> Welche Kraft von 1N meinst du wirklich?
Ich habe etwas anderes geschrieben, als ich gedacht habe. Ich meinte "…
soll aber die Gewichtskraft von einer Tafel Schokolade ausreichen." Das
war als Beispiel dafür gedacht, wie wenig das ist.
Ich habe an die Schokolade gedacht, deren Gewichtskraft 1 N ist und habe
dann 1 N hingeschrieben.
>Das mit dem Transrapid stimmt fast: Auch im Vakuum entstehen Wirbelströme. Diese
werden den Zug trotzdem zum stehen bringen.
Aeh. Nein. Denn Wirbelstroeme gibt es nur bei Geschwindigkeit. Bei
Geschwindigkeit Null gibt es keine Wirbelstroeme mehr. Dh das Ding
laeuft eine ganze Weile aus, gebremst durch nicht-Wirbelstroeme
