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sungirl123
Anmeldungsdatum: 02.10.2007
Beiträge: 66
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 sungirl123 Verfasst am: 06. Dez 2007 17:12 Titel: Feststehende Achse |
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Hallo,
kurze Frage: Haben in der Physik feststehende Achsen einen Namen?
Gemeint sind Rollen, nur dass diese sich nicht um ihre eigene Achse drehen.
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magneto42
Anmeldungsdatum: 24.06.2007
Beiträge: 854
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| magneto42 Verfasst am: 06. Dez 2007 17:54 Titel: |
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Meinst Du die Hauptträgheitsachsen? Davon hat jeder Körper drei. Bei einer Rolle verläuft eine davon entlang der Zylinderachse.
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sungirl123
Anmeldungsdatum: 02.10.2007
Beiträge: 66
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| sungirl123 Verfasst am: 06. Dez 2007 18:01 Titel: |
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| magneto42 hat Folgendes geschrieben: | | Meinst Du die Hauptträgheitsachsen? Davon hat jeder Körper drei. Bei einer Rolle verläuft eine davon entlang der Zylinderachse. |
Tut mir leid, ich habe mich zu unpräzise ausgedrückt. Es ist viel einfacher:
In der Physik unterscheidet man zwischen losen und festen Rollen, bei beiden ist jedoch ein Rad oder eine sich drehende Kreisscheibe vorhanden, auf dem das Seil ruht. Ich gehe nun davon aus, dass es diese Kreisscheibe (Achse) nicht gibt, also umfasst das, was ich suche, z.B. Stangen usw. (also quasi eine Rolle ohne Rad, das Seile würde auf diesem stabförmigen Körper gleiten, reiben).
Haben solche Kraftwandler ebenso in der Physik einen Namen?
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magneto42
Anmeldungsdatum: 24.06.2007
Beiträge: 854
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sungirl123
Anmeldungsdatum: 02.10.2007
Beiträge: 66
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| sungirl123 Verfasst am: 06. Dez 2007 19:32 Titel: |
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Interessant, danke für die Links!
Gibt es vielleicht eine Internetseite, die sich mit dem Prinzip dieser Rollen beschäftigt, d.h. genug ausführlich erläutert, warum eine Rolle die sonst benötigte Kraft reduzieren kann usw. ?
Eine triviale Argumentation wäre, dass dieser Kraftwandler, einen Teil der Gewichtskraft des angehängten Obejkten annimmt, er wird quasi selbst belastet. Allerdings suche ich nach etwas ausführlicherem, etwas überzeugenderem ...
Gruß
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magneto42
Anmeldungsdatum: 24.06.2007
Beiträge: 854
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sungirl123
Anmeldungsdatum: 02.10.2007
Beiträge: 66
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| sungirl123 Verfasst am: 08. Dez 2007 17:26 Titel: |
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Nun ja, diese Seiten befassen sich sehr intensiv mit der "Kräfteveränderung", d.h. was bei einem gegebenen Kräfteumwandler mit einer Kraft in welcher Weise geschieht.
Nun interessiere ich mich vor allem für etwas viel Trivialeren, es geht darum warum, diese Kräfteumwandlung erfolgt, insbesondere in Betracht meines bereits erwähnten Kraftumwandlers (Rolle ohne Drehscheibe, siehe meine vorherige Beiträge).
Ich habe selbst bereits umfangreich gegoogelt, doch bisher war meine Suche erfolglos. Also: Warum kann eine Rolle (insbesondere ohne Drehscheibe) eine Kräfteveränderung bewirken?
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magneto42
Anmeldungsdatum: 24.06.2007
Beiträge: 854
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| magneto42 Verfasst am: 08. Dez 2007 20:10 Titel: |
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Hm  , interessierst Du Dich für die molekularen Kräfte im inneren des Seils? Grübelst Du darüber nach warum die Kraft bei der Rolle "um die Ecke" geht? Ich weiß nicht genau wo Dein Problem liegt.
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sungirl123
Anmeldungsdatum: 02.10.2007
Beiträge: 66
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| sungirl123 Verfasst am: 08. Dez 2007 20:35 Titel: |
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| magneto42 hat Folgendes geschrieben: | | Hm , interessierst Du Dich für die molekularen Kräfte im inneren des Seils? Grübelst Du darüber nach warum die Kraft bei der Rolle "um die Ecke" geht? Ich weiß nicht genau wo Dein Problem liegt. |
Eher die letztere Frage
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magneto42
Anmeldungsdatum: 24.06.2007
Beiträge: 854
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| magneto42 Verfasst am: 08. Dez 2007 20:50 Titel: |
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Gut, ich probiere mich einmal an einer anschaulichen Betrachtung, die mir so in den Sinn kommt. Ich muß dazu sagen, daß Physiker dazu neigen, die wirklichen Verhältnisse zu abstrahieren und zu idealisieren.
Eine feste Rolle oder eine drehbar gelagerte Rolle stellen für die Übertragung der Kraft in einem Seil keine grundlegend anderen Mechanismen bereit. Bei der festen Rolle muß man lediglich die durch die Umschlingung auftretenden zusätzlichen Reibungskräfte mit in Betracht ziehen.
Wie werden Kräfte in einem Seil nun übertragen? Ich stelle mir naiv das Seil als eine Aneinanderreihung von Kettenringen vor. Zieht man am ersten Ring überträgt sich die Kraft direkt auf den nächsten Ring (siehe oberes Bild). Bei der Rolle muß dabei dasselbe gelten. Die Kraft wird immer von einem Ring auf den nächsten übertragen, auch über die gekrümmte Oberfläche der Rolle hinweg.
Man mag es sich noch idealisierter denken, wie es im unteren Bild dargestellt ist. Die nach unten ziehende Kraft am Seil (rosa) bewirkt über einen Hebel (blau) ein Drehmoment. Dieses Drehmoment muß in derselben Weise eine gleiche Kraft auf das horizontale Seil (rosa) übertragen. Damit hat man eine direkte Übertragung des Kraftbetrags, wobei jedoch die Richtung der Kraft gewandelt wurde.
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sungirl123
Anmeldungsdatum: 02.10.2007
Beiträge: 66
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| sungirl123 Verfasst am: 08. Dez 2007 21:14 Titel: |
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| magneto42 hat Folgendes geschrieben: | Wie werden Kräfte in einem Seil nun übertragen? Ich stelle mir naiv das Seil als eine Aneinanderreihung von Kettenringen vor. Zieht man am ersten Ring überträgt sich die Kraft direkt auf den nächsten Ring (siehe oberes Bild). Bei der Rolle muß dabei dasselbe gelten. Die Kraft wird immer von einem Ring auf den nächsten übertragen, auch über die gekrümmte Oberfläche der Rolle hinweg.
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Hhmm...ok. Jetzt stellt sich mir die Frage, warum im Falle, dass das Seil beliebige Male oft um die Rolle gewickelt wurde, weniger Kraft benötigt wird, um einen mit dem Seil verbundenen Körper durch den Zug am anderen Seilende zu bewegen.
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magneto42
Anmeldungsdatum: 24.06.2007
Beiträge: 854
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| magneto42 Verfasst am: 08. Dez 2007 21:36 Titel: |
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Wo hast Du denn das gelesen ? Eine einzelne Rolle kann die Kraft nicht verrringern. Im Gegenteil, bei einer starren Achse benötigt man aufgrund der Reibung sogar eine höhere Kraft, als bei der direkten Kraftwirkung.
Eine Verringerung der Kraft wird z.B. beim Flaschenzug über eine lose Rolle realisiert. Oder man überträgt die Kraft durch eine Rolle mit unterschiedlichen Radien; auch hier bewirken die Drehmomente die Kraftübertragung, jedoch wird die Kraft anders übersetzt.
Eine einzelne "feststehende Achse" kann die Seilkraft nur in ihrer Richtung ändern, aber nicht im Betrag (genauer gesagt abzüglich der Reibung).
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sungirl123
Anmeldungsdatum: 02.10.2007
Beiträge: 66
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| sungirl123 Verfasst am: 08. Dez 2007 22:14 Titel: |
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| magneto42 hat Folgendes geschrieben: | Wo hast Du denn das gelesen ? Eine einzelne Rolle kann die Kraft nicht verrringern. Im Gegenteil, bei einer starren Achse benötigt man aufgrund der Reibung sogar eine höhere Kraft, als bei der direkten Kraftwirkung.
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Der Fehler liegt auf meiner Seite. Ich habe mich lediglich (sehr) unmissverständlich ausgedrückt. 
Angelehnt an die Zeichnung ( http://www.unibw.de/bauv1/lehre/Ingenieurmathematik/Beispiele/getFILE?fid=1823310/Eytelwein.pdf ) ist trotzdem feststellbar, dass bei mehr Umwindungen, ein größeres Gegengewicht angehängt werden kann.
Wie kann ich nun begründen, dass dies so ist (Beweis)?
Natürlich spielt die "haltende" Reibung eine Rolle, doch was ist mit anderen Faktoren?
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magneto42
Anmeldungsdatum: 24.06.2007
Beiträge: 854
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| magneto42 Verfasst am: 08. Dez 2007 22:40 Titel: |
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Die Herleitung über die Reibung und den Anpreßdruck ist in dem Dokument doch gebracht worden. Ich hatte irgendwo im Hinterkopf noch, daß die Haltekraft nur vom Umschlingungswinkel abhängt und nicht vom Radius der Rolle. Schön dazu auch mal ein paar Formeln zu sehen.
Ein weiterer Faktor ist auch gennant worden. Die Biegesteifigkeit des Seils spielt eine Rolle für den Anpressdruck.
Mehr kann ich eigentlich nicht hinzufügen, was in dem Link nicht auch steht.
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sungirl123
Anmeldungsdatum: 02.10.2007
Beiträge: 66
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| sungirl123 Verfasst am: 09. Dez 2007 14:44 Titel: |
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Gut, ich bin dazu noch von einer falschen Tatsache ausgegangen:
Ob in der Rolle nun eine Drehscheibe integriert ist oder nicht, spielt in Bezug auf den Betrag der Kraft keine Rolle (beim Ignorieren des Reibungswiderstandes).
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sungirl123
Anmeldungsdatum: 02.10.2007
Beiträge: 66
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| sungirl123 Verfasst am: 10. Dez 2007 13:57 Titel: |
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(PS: Der im vorherigen Beitrag letzte formulierte Satz, stimmt doch, oder?)
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magneto42
Anmeldungsdatum: 24.06.2007
Beiträge: 854
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| magneto42 Verfasst am: 10. Dez 2007 16:08 Titel: |
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Soweit ich Dich verstanden habe, stimmt das. Läßt man die Reibung außen vor, ist es unerheblich, ob die Rolle drehbar gelagert ist oder eine starre Achse darstellt.
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