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.