Drehmoment und Drehimpuls bei geradlinigen Bewegungen

Alejandro001 · Anmeldungsdatum: 27.05.2015 Beiträge: 7

Meine Frage:
Hallo

Ich habe eine Frage zum Thema Drehimpuls und Drehmoment.

Ein Körper der sich mit einer konstanten Geschwindigkeit geradlinig bewegt hat einen Drehimpuls (r x p) r ist der Ortsvektor der Körper. Wenn r parallel zu p ist gibt es kein Drehimpuls: OK der Körper rotiert dann nicht. Wenn r nicht parallel zu p ist dann gibt es einen Drehimpuls, (das bedeutet, dass er rotiert). Und das kann ich nicht verstehen, in beiden Fälle wird der Körper nicht in Rotation versetzt, er bewegt sich doch immer geradlinig, auch wenn ich einen anderen Bezugspunkt nehme. Was bedeutet genau Drehimpuls und Drehmoment?

Vielen Dank

Alejandro

Meine Ideen:
..

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Ich weiß nicht genau, was Du unter "ein Körper rotiert" verstehst. Entweder Du verstehst es so, dass er dann rotiert, wenn er einen Drehimpuls hat, dann rotiert er aber abhängig von der Wahl des Koordinatenursprungs schon oder auch nicht. Oder Du hast irgendwas im Kopf, z. B. wenn Du zwei körperfeste Punkte des Körpers betrachtest und der Vektor vom einen auf den anderen Punkt ändert seine Richtung, dann bedeutet aber die Aussage "Der Körper hat einen Drehimpuls" eben nicht automatisch "der Körper rotiert".

Der Drehimpuls ist eben so definiert. Auch ein einzelner Massepunkt hat i. A. einen Drehimpuls, wenn er nicht zufällig im gewählten Koordinatensystem zu einem Zeitpunkt ruht oder sich direkt zum Ursprung oder von ihm weg bewegt. Und ein einzelner Massepunkt kann ja nach Deiner Auffassung so wie so nie "rotieren".

Wichtig für Dich ist erstmal nur: Es gibt eine physikalische Definition für den Begriff "Drehimpuls" (man hätte das eventuell auch ganz anders nennen können) und das ist die mit dem Kreuzprodukt. Man kann diese Definition z. B. bei der Drehimpulserhaltung verwenden, etc. Ob das Ding jetzt in welchem Sinne auch immer "rotiert" oder nicht, spielt erst eine Rolle, wenn Du "rotieren" überhaupt definiert hast.

Gruß
Marco

Alejandro001 · Anmeldungsdatum: 27.05.2015 Beiträge: 7

Hallo Markus, vielen Dank für die Antwort
Mit Rotation meinte ich Rotation um eine vorgegebene Achse. Eine rotierende Scheibe z.B die um ihre eigene Symmetrieachse (senkrechte Achse) rotiert hat einen Drehimpuls. Ein Massenpunkt m auf der Scheibe hat auch einen Drehimpuls (r x p) r ist der Abstand von der Achse. "Der Punkt führt eine Drehbewegung aus, wenn sein Impuls p eine Komponente senkrecht zum Ortsvektor des Punkts hat"

Wenn es um eine rotierende Scheibe geht kann ich sehr gut die Bedeutung von Drehimpuls und Drehmoment verstehen. Ein Drehmoment M ändert der L einer Scheibe. Mit anderen Bewegungen nicht so:

Ich stelle mir es so vor: Ich stehe ruhig am Rand einer geraden Strasse und beobachte die vorbeifahrenden Autos. Für mich hat ein Auto einen Drehimpuls (r x p) r ist der abstand von mir (die Achse). Der Auto führt aber keine Drehbewegung.

Meinst du vielleicht dass ein Drehimpuls nicht unbedingt eine Drehbewegung bedeutet?

Grüsse Alejandro

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3263

Meiner Meinung nach kann eine sinnvolle Trennung in der Mechanik zwischen Rotation und Translation im allgemeinen nur im Schwerpunkt erfolgen.

Aufjedenfall kann man es in der Mechanik nicht anders beschreiben, dazu braucht man sich nur den Steinersatz anschauen der sich aus dem Schwerpunktsträgheitsmoment - Rotation um den Schwerpunkt und der Translation des schwerpunkts zusammensetzt.

Warum man die Multiplikation mit dem Normalabstand ausgerechnet als Drehimpuls auffasst kann ich mir nur so erklären, das sich das Vorzeichen dieser Größe anhand einer gedachten Drehung um den Bezugspunkt ergibt.

Man muß halt fressen das es eine Definition gibt die Drehimpuls heißt obwohl sich nichts dreht.

Das gleiche gilt natürlich auch für eine Kraft diese hat auf einen Bezugspunkt auch ein Drehmoment selbst wenn nur translatorisch beschleunigt wird.

Uns wurde mal beigebracht hier von Kraftmoment zu reden und bei einem Drehmoment nur wenn es sich um ein Kräftepaar handelt bzw ergibt sich das Drehmoment aus der Summe der Kraftmomente des Kräftepaars oder wenn man die Kraftmomente auf den Schwerpunkt betrachtet=Drehmoment.

In der Physik redet man aber auch im allgemeinen von einem Drehmoment. und wenn man die drehwirkung eines Kräftepaars meint, sagt man einfach Drehmoment anhand eines Kräftepaars.

Leider Gottes gibts hier halt die Vorstellungsprobleme anhand des Wortes "Dreh" das eine Drehung vortäuscht.

Im Prinzip gehts eigentlich um die Ersatzkraftfindung. Wenn man die Beschleunigungen der Massepunkte betrachtet so lassen sich stellvertretend für alle Massepunkte sogenannte Resultierende bilden die als Gesamtkräfte für die Beschleunigungen der einzelnen Massepunkte verantwortlich sind.

Jetzt muß aber klar sein das hier nicht nur die Beträge eine Rolle spielen sondern eben auch die angriffspunkte der Kräfte also im Prinzip deren Wirkungslinien.

Es mach eben einen Unterschied aus wo man die Ersatzkräfte wirken lässt und hier kommt dann die Definition Drehmoment ins Spiel. Es zeigt sich das hier Kraft mal Normalabstand eine wesentliche Größe ist um die Ersatzkräfte zu finden die die Wirkungen dieser einzelnen in den Massepunkten angreifenden Kräfte beschreiben.

Das kann man geometrisch einfach zeigen bzw ableiten.
Natürlich kann man das über den Energiesatz beschreiben, aber die Mechanik gibts schon länger als die Definition Energie.

Daher bietet sich das meiner Meinung nach als physikalische Größe an und findet sich in der Physik überall wieder.

Gleichgewichtsbedingung - Dynamik usw.

genauso gilt das für Drehimpulse, die nichts anderes sind als gespeicherte Kraftstösse das vorher beschriebene mal dt.