Darkr1d3r  - 35
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Geschrieben am: 16.04.2007 um 22:39 Uhr
Zuletzt editiert am: 16.04.2007 um 22:43 Uhr
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also leutz ich hab ein dickes problem. ich soll mit 2 kumpels was über physik auf dem jahrmarkt halten und jetzt hab ich im lehrplan nachgelesen das dieses referat die zentripedalkraft beinhaltet. jedoch sind die erklärungen in meinem physikbuch ( gymnasium bayern 11te klasse) sowie auf der lieblingsseite meines lehrers www.leifiphysik.de sowas von schwer nachzuvollziehen. desweiteren hat mich die diskussion auf wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Diskussion:Zentripetalkraft nun völlig verwirrt weil ich jetzt nichmal mehr weiß ob diese kraft real oder eine scheinkraft ist. vielleicht weiss ja jemand bisl drüber was oder hat selber schon drüber gehalten. wäre nett wenn sich jemand melden würde
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rocky_racoon
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Geschrieben am: 16.04.2007 um 22:47 Uhr
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genau des referat hab ich auch gehalten...
also erster tip: erwähne niiiiemals die zentrifugalkraft...das is ein schlimmer fehler...die beiden darf man nie zusammen bringen im selben bezugssystem!!!
und ansonsten....is relativ einfach....erklärs einfach so wies da steht...
und zentripetalkraft is einfach die kraft, mit der du die katze am schwanz packen musst, wenn du se im kreis um dich schleuderst...also nur die kraft, die nach innen zieht...
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rocky_racoon
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Geschrieben am: 16.04.2007 um 22:49 Uhr
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und die zentrifugalkraft is eine scheinkraft....nur so nebenbei...
die zentripetalkraft lässt sich mit jeder feder ermessen(falls ihr son newtonmessgerät habt...da nen kleines gewicht dran und im kreis gedreht und schon habt ihr die zentripetalkraft...)
und nochwas: NIEMALS etwas über zentrifugalkraft sagen...deswegen wurds ne 3+ und keine 1...
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Darkr1d3r - 35
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Geschrieben am: 16.04.2007 um 22:51 Uhr
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Zitat von rocky_racoon: genau des referat hab ich auch gehalten...
also erster tip: erwähne niiiiemals die zentrifugalkraft...das is ein schlimmer fehler...die beiden darf man nie zusammen bringen im selben bezugssystem!!!
und ansonsten....is relativ einfach....erklärs einfach so wies da steht...
und zentripetalkraft is einfach die kraft, mit der du die katze am schwanz packen musst, wenn du se im kreis um dich schleuderst...also nur die kraft, die nach innen zieht...
thx bloß das wir die deduktiv herleiten müssen. naja aufjedenfall danke.
nur so am rande is die zentriFUGALkraft nich die gegenkraft zur zentriPETALkraft da jene nur mit einem anderen vorzeichen in der formelsammlung auftauch ?
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Darkr1d3r - 35
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Geschrieben am: 16.04.2007 um 22:52 Uhr
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Zitat von rocky_racoon: und die zentrifugalkraft is eine scheinkraft....nur so nebenbei...
die zentripetalkraft lässt sich mit jeder feder ermessen(falls ihr son newtonmessgerät habt...da nen kleines gewicht dran und im kreis gedreht und schon habt ihr die zentripetalkraft...)
und nochwas: NIEMALS etwas über zentrifugalkraft sagen...deswegen wurds ne 3+ und keine 1...
ja so wirds im auf der seite auch gemacht bloß verwurschteln die das alles n bisl
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rocky_racoon
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Geschrieben am: 16.04.2007 um 22:59 Uhr
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ja des mit der zentrifugalkraft und petal...also der betrag is schon der selbe, nur, dass die zentrifugalkraft nur in nem inertialsystem auftaucht, des heißt, wenn du selber in der schaukel drin hockst merkst du die und für nen außenstehenden beobachter, wies meistens betrachtet wird, existiert die fugalkraft nich...
bring die zentrifugalkraft am besten gar nich dran...wenn dus mit der zentripetalkraft halbwegs blickst, und er fragt dich am ende, dann sagst du halt, dass die gleich groß is, aber nur in nem andren system auftaucht...aber niemals während dem vortrag...
und herleiten...hmm....des geht irgendwie mit der masse des gegenstandes und dem winkel der(ich sag jetzt mal) schnur...beziehungsweise, wenn du du bei dem kettenkarussel die schnur zeichnest, mit der der sitz angebracht is, und die masse, die des nach unten zieht dann musst du nur noch des parallelogramm vervollständigen und du hast du die kraft...des ausrechnen...ok...da muss dir dann jemand schlaueres helfen...aber die parallelogrammmethode hat mein lehrer vollkommen akzeptiert....
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rocky_racoon
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Geschrieben am: 16.04.2007 um 23:02 Uhr
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hoff mal, dir hats geholfen...mach nich den selben fehler wie ich vor 3 wochen^^
gute nacht!
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freaky86 - 39
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Geschrieben am: 17.04.2007 um 01:10 Uhr
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Also hier meine Hinweise zur Zentrifugalkraft bzw. Zentrifugalbeschleunigung bzw. Beschleunigung im Allgemeinen in einem körpereigenen Bezugssystem:
1. Es ist nicht wirklich richtig, was vorher alles geschrieben wurde. Die Zentrifugalkraft (oder -petalkraft, ist egal) existiert ganz egal welches Bezugssystem du verwendest. Das heißt, die Beschleunigung für eine Masse ist sowohl in einem körperfesten Bezugssytem als auch in einem Inertialsystem vorhanden. Die Vektoren, die jeweils benutzt werden, ändern sich allerdings. Scheinkraft bedeutet hierbei, dass von außerhalb des Systems die Kraft nicht spürbar ist (wenn du außerhalb vom Karussel stehst merkst du nichts von der Fliehkraft, die auf die einzelnen Wagen wirkt), aber es ist trotzdem relativ zu deiner momentanen Position eine Beschleunigung vorhanden (die Wagen bewegt es ja trotzdem nach draußen). Im Körpereigenen System (sagen wir auf der Drehachse des Karussels) merkst du sehr wohl was von der Beschleunigung.
2. Du hast die Herleitung angesprochen. Ich könnte dir die allgemeine Herleitung für den 3-dimensionalen Fall hier schon geben, wie du die Beschleunigungen raus bekommst. Aber ich vermute, dass du das notwendige mathematische oder physikalische Wissen in der Schule noch nicht komplett vermittelt bekommen hast. Für den zweidimensionalen Fall gilt allerdings eine einfachere Beziehung:
F = mv^2 / r (r = Bahnradius, m = Masse des bewegten Körpers)
mit v = Winkelgeschwindigeit Omega (w) * r gilt:
F = w^2 * r
Wenn du weitere Informationen benötigst, kannst du mich auch gerne per pm anschreiben, ich helf soweit möglich gerne.
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Rifleman - 40
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Geschrieben am: 17.04.2007 um 01:22 Uhr
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Nein...bitte nicht...
Das Thema ist sehr einfach. Die Begriffe sollten aber unbedingt klar sein, bevor du mit der Ausarbeitung anfängst. Ich versuchs mal:
Die Grundlage für (nahezu) alles in der klassischen Mechanik sind die Newton'schen Axiome. Davon gehe ich jetzt mal aus.
Zunächst macht eine Beschreibung einer Bewegung nur Sinn, wenn man angibt, auf welches Bezugsystem sich das Ganze bezieht. Dazu braucht man erst einmal den Begriff des Inertialsystems. Da hilft ein genauer Blick auf das 1. Newtonsche Axiom. Man kann hier dem Begriff "Kraft" bewusst vermeiden, da man ja aus der Erfahrung weiß, dass keine Wechselwirkung unendlich weit reicht. "Kräftefrei" kann man also auch ausdrücken als "von allen anderen Körpern unendlich weit entfernt". Dann lautet das so:
Zitat: Es existieren Bezugssysteme in denen sich alle Körper ohne Umgebung gleichförmig geradlinig bewegen oder ruhen.
Dann kann man aber auch gleich sagen, dass wenn man ein einziges solches System finden kann auch unendlich viele andere existieren müssen. Weil:
Man betrachtet 2 Systeme S und S' und einen Massenpunkt darin mit den Koordinaten x in S bzw. x' in S'.
S' soll sich gegen S mit der Konstanten Geschwindigkeit u bewegen. Dann ist:
x(t) = u*t + x'(t)
v(t) = u + v'(t)
a(t) = a'(t)
Also sind die Beschleunigungen gleich und wenn S inertial war muss auch S' inertial sein.
Nach der Erfahrung ist ein System, dass mit den Fixsternen verbunden ist inertial. Also sind auch alle relativ dazu konstant bewegten Systeme intertial.
Ein System das auf der Erde fest ist ist nicht intertial (Coriolis-Kraft...), aber meistens "inertial genug". Hier z.B. reicht dieses System völlig aus.
So. Jetzt setzt man sich also in ein solches System und betrachtet einen Körper, der sich mit konstanter Geschwindigkeit (nur vom Betrag her) auf einer Kreisbahn bewegt.
Da man nun ein Bezugssystem hat kann man auch die Bewegung mathematisch beschreiben. R soll der Radius der Bahn sein, w die Winkelgeschwindigkeit und t die Zeit. Das sieht dann also so aus:
x(t) = R* ( cos(wt) , sin(wt) )
Daraus kann man nun mit dem 2. Axiom die Kraft berechnen, die zu dieser Bewegung führen muss.
Das Axiom lautet:
Zitat: F = dp/dt = d/dt(mv)
Diese Gleichung gilt nur (!) in Inertialsystemen. Aber da wir ja in einem solchen System sind kann man sie ohne Bedenken benutzen.
Kraft und Masse sind hier eigentlich auch noch nicht definiert, aber das würde zu weit führen (das ist überhaupt nicht so selbstverständlich, die man immer annimmt....)
Wichtig ist nur, dass man die Masse konstant lässt, denn dann vereinfacht sich das ganze zu:
F = m*a
Da a gleich d²x(t)/dt² ist kann man die Kraft jetzt berechnen.
Es folgt also:
a(t) = - R * w² * ( cos(wt) , sin(wt) )
Die Beschleunigung ist also (wegen dem - ) immer nach innen gerichtet und damit auch die Kraft. Da man sich jetzt nur noch für die Beträge interessiert nimmt man einfach von allen Vektoren den Betrag und bekommt:
F = m*w²*R
und wenn man w durch die Bahngeschwindigkeit v ausdrückt:
F = m*v² / R
Damit ist man fertig. Die ganze war immer (!) im Inertialsystem, sonst hätte man F = ma nicht verwenden dürfen. Es kommen keine Trägheitskräfte oder ähnliches vor. Genauer: In diesem System gibt es keine Zentrifugalkraft (Trägheitskraft), es gibt nur die nach innen gerichtete Zentripetalkraft, die dafür sorgt, dass das Teilchen auf der Kreisbahn bleibt.
Es wäre aber auch falsch zu behaupten, dass es überhaupt keine Trägheitskräfte (oder Scheinkräfte) gibt. ("Wenn man sich mal den Kopf im Bus angehauen hat weiss man spätestens, dass es die sehr wohl gibt").
Diese tauchen aber erst auf, wenn man in ein nicht-inertiales System transformiert. Und das würde auch mathematisch etwas zu weit gehen...
Ich habe ohnehin das Gefühl etwas übers Ziel hinausgeschossen zu sein und wahrscheinlich wirst du nicht alles davon zu 100% verstehen. Das macht aber eigentlich nichts, denn das wichtige ist erst mal zu verstehen, was genau man unter den Begriffen wie "inertial" etc. überhaupt versteht.
Es sind die kleinen Dinge, die einen zum Wahnsinn treiben.
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PapstB - 46
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Geschrieben am: 17.04.2007 um 03:34 Uhr
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Halt Dich an die letzten Kollegen. Was die schreiben hat Hand und Fuss. Also Paralelogramm in nem Kreis-System würde mich schon alleine stutzig machen.
Die Formel herleiten brauchst Du nicht. Wer will den das verstehen, wenn Du das vorrechnest/nen könntest.
Bringt auch nicht. Viel zu Zeitintensiv. Formel hin. Die kennt man und dann labern und Beispiele geben.
ora et labora
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Hufi - 36
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Geschrieben am: 17.04.2007 um 18:17 Uhr
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Danke für die Antworten, hört sich alles schon um ein Ganzes Stück verständlicher an als das was wir bisher gefunden haben 
Das Referat soll sich halt vorrangig um die physikalische Aufschlüsselung von Attraktionen auf dem Jahrmarkt drehn und da das doch teilweise ziemlich kuriose Objekte sind war das anfangs gar nicht so leicht zu verstehen. So langsam sind wir jetzt aber am dahinterkommen 
Danke nochmal fürs Erklären.
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Teargas - 37
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Geschrieben am: 17.04.2007 um 19:22 Uhr
Zuletzt editiert am: 17.04.2007 um 19:24 Uhr
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Merksatz:
Fz ist die Kraft, die die Kreisbewegung zustande bringt. (Das Beispiel mit der Katze war ganz gut) Oder zum Beispiel müssen die Reifen eines Autos auch eine Kraft aufbringen, das ein Auto eine Kurve fahren kann!
Zentripetalkraft = ( Masse * ( Geschwindigkeit ) ^ 2 ) / Radius
Fz = ( m * (v ^ 2) ) / r
Geschwindigkeit = ( 2 * pi * Radius ) / Umlaufdauer = 2 * pi * Radius * Frequenz
v = ( 2 * pi * r ) / T = 2 * pi * r * f
T = Umlaufdauer ... wie lange eine Umdrehung dauert bzw. wie lange braucht der Körper um den Kreis einmal zu fahren
f = wie oft fährt man pro Sekunde durch
daraus folgt: f = 1 / T (Einheit [1 / s] sprich: "Eins durch Sekunde")
Achja, falls ihr was rechnet ... bitte nicht mit falschen Einheiten. Bei den mechanischen Formeln hier immer mit den Basiseinheiten rechnen. Sprich
Masse in Kilogramm [kg]
Zeit in Sekunden [s]
Strecke in Meter [m]
Geschwindigkeit in Meter pro Sekunde [m/s]
Sonst passt die Formel net!
... so daß wir eine Weile hingerissen das Leben spielen, nicht an Beifall denkend.
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Rifleman - 40
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Geschrieben am: 17.04.2007 um 19:57 Uhr
Zuletzt editiert am: 17.04.2007 um 20:02 Uhr
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Zitat von Teargas: Masse in Kilogramm [kg]
Zeit in Sekunden [s]
Strecke in Meter [m]
Geschwindigkeit in Meter pro Sekunde [m/s]
Sonst passt die Formel net!
Wie wäre es damit:
Zeit in Jahren
Masse in oz.
Länge in Zoll
Geschwindigkeit in Zoll/Jahr
Warum sollen nun auf einmal die Formeln nicht mehr stimmen?
Da würden wohl die britischen Physiker ziemlich dumm aus der Wäsche kucken...
Es sind die kleinen Dinge, die einen zum Wahnsinn treiben.
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Teargas - 37
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Geschrieben am: 17.04.2007 um 20:54 Uhr
Zuletzt editiert am: 17.04.2007 um 20:55 Uhr
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Zitat von Rifleman: Zitat von Teargas: Masse in Kilogramm [kg]
Zeit in Sekunden [s]
Strecke in Meter [m]
Geschwindigkeit in Meter pro Sekunde [m/s]
Sonst passt die Formel net!
Wie wäre es damit:
Zeit in Jahren
Masse in oz.
Länge in Zoll
Geschwindigkeit in Zoll/Jahr
Warum sollen nun auf einmal die Formeln nicht mehr stimmen?
Da würden wohl die britischen Physiker ziemlich dumm aus der Wäsche kucken...
Ich meinte mit den deutschen Basiseinheiten :) oder wie die DIN Form sich auch nennt. Müsst ich in der Formelsammlung gucken 
Also für die alltägliche Mechanik eine doch recht seltsame Einheit  Vielleicht der Haarwachstum ist da interessant :)
... so daß wir eine Weile hingerissen das Leben spielen, nicht an Beifall denkend.
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Rifleman - 40
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Geschrieben am: 17.04.2007 um 21:00 Uhr
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Zitat von Teargas: Ich meinte mit den deutschen Basiseinheiten :) oder wie die DIN Form sich auch nennt. Müsst ich in der Formelsammlung gucken
Du meinst das SI-Einheitensystem...
Was ich sagen wollte: Egal was für auch noch so abstruse Einheiten man wählt, die Formeln bleiben natürlich trotzdem richtig. Natürlich macht es aber mehr Sinn, SI-Einheiten zu verwenden...
Es sind die kleinen Dinge, die einen zum Wahnsinn treiben.
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Teargas - 37
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Geschrieben am: 17.04.2007 um 22:52 Uhr
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Zitat von Rifleman: Du meinst das SI-Einheitensystem...
Was ich sagen wollte: Egal was für auch noch so abstruse Einheiten man wählt, die Formeln bleiben natürlich trotzdem richtig. Natürlich macht es aber mehr Sinn, SI-Einheiten zu verwenden...
Exactissimo ... nächsten Donnerstag gilt's ... schriftliches Physik Abitur ... daher liegt auch meine Formelsammlung immer irgenndwie im Zimmer griffbereit.
... so daß wir eine Weile hingerissen das Leben spielen, nicht an Beifall denkend.
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