Thema: Schiefe Ebene
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Alt 13.08.20, 09:35
Systemdynamiker Systemdynamiker ist offline
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Standard AW: Schiefe Ebene

In der (Newtonschen) Punktmechanik ist eine Kraft eine Wechselwirkung zwischen zwei Körpern, in der d'Alembert-Lagrangen Mechanik werden Freiheitsgrade mithilfe von Zwangsbedingungen eliminiert und in der technischen Mechanik ist eine Kraft entweder eine Volumenkraft (Gravitation) oder eine Schnittgrösse. Schnittkräfte können eingeprägt (willkürlich) oder als Zwangs- oder Führungskraft auftreten (Reaktionskraft sollte man in diesem Zusammenhang nicht verwenden, weil sonst eine Verwechslungsgefahr mit dem Wechselwirkungsprinzip besteht). Nun darf man diese drei Modellstrukturen nicht mischen. An Gymnasien sollte man sich wie die Amerikaner an der Begriffsstruktur der technischen Mechanik orientieren. Wer Physik studieren will, muss nur die analytische Mechanik (Lagrange und Hamilton) versteh, für Ingenieure ist ein saubees Kraft- oder Schnittbild dagegen die halbe Miete.

Ohne die Modellstrukturen zu betonen (wieso eigentlich nicht?), sollten die Gesetze so formuliert werden, dass sie in sich konsistent sind und auch bei komplexeren Anwendungen funktionieren. Die Summe aller Kräfte muss in jedem Fall in Richtung der Beschleunigung zeigen. Die Normalkraft hängt nur über die Gleichgewichtsbedingung mit der Gewichtskraft zusammen. Bei einem startenden Flugzeug nimmt die Normalkraft mit steigender Geschwindigkeit bei konstanter Gewichtskraft ab, weil der Auftrieb zunimmt. Die Kugel auf der schiefen Ebene kann nur rollen, wenn eine Haftreibungskraft wirkt. Man könnte den oberen Teil der schiefen Ebene einfetten, dann würde die Kugel zuerst rutschen, um erst später zu rollen (übrigens ein interessantes Problem). Wirkt eine (eingeprägte) Kraft horizontal auf den Klotz auf der schiefen Ebene ein, kann man das Problem nur mittels sauberer Vorgehensweise lösen. Die von mir angesprochene Malaise bezüglich schiefer Ebene scheint es nur im deutschen Sprachraum zu geben. Neben den Amerikanern gehen auch die Franzosen korrekt vor. Studierende aus dem Tessin haben mich belehrt, dass man auch südlich der Alpen Kräfte korrekt einzeichnet.
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Viele Grüsse Werner Maurer
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