Autor |
Nachricht |
Sigi 1
Anmeldungsdatum: 07.10.2017 Beiträge: 5
|
Sigi 1 Verfasst am: 07. Okt 2017 10:42 Titel: Fliehkraft in Zentrifuge aufheben. |
|
|
Meine Frage:
Hallo zusammen,
Ich habe bereits einge Zentrifugen mit Fischertechnik gebaut und würde gerne folgende Frage stellen und hoffen das ein Physiker es liest und mir antworten kann ob meine Aussage über die Aufhebung der Fliehkraft richtig ist.
Meine Ideen:
Eine Zentrifuge hat an der Traverse aussen je ein Gewicht und dreht.
Die beiden Gewichte bestehen aus großen Scheiben die frei und leicht drehen können.
Durch den größeren Radius des äußeren Schwerpunktes der Scheibe in der rotierenden Zentrifuge, ist die äußere Hälfte der Scheibe träger als die Innere.
- Daher versucht die äußere Seite der Scheibe, deutlich mehr als die innere Seite, ihre Position beizubehalten, was eine Rotation in entgegengesetzter Richtung bewirkt.
Also bei Rechtsdrehung der Zentrifuge ist die natürliche Drehung der Scheibe links.
D. h. die äußere "schwerere" Seite der Scheibe dreht zur Zentrifugenmitte ein. Während die innere "leichtere" nach aussen dreht.
- Durch dieses "Ungleichgewicht" der nach aussen drehenden "leichteren" Seite wird keine Fliehkraft an der Scheibe erzeugt und die nach innen drehende "schwerere" Seite der Scheibe erzeugt eine nach innen gerichtete Fliehkraft und hebt die Gesamtfliehkraft der Scheibe auf.
- Wird die Scheibengeschwindigkeit in dieser Drehrichtung künstlich erhöht, kommt es zur weiteren Reduzierung der Fliehkraft und die Scheibe "drückt" in die Zentrifugenmitte.
|
|
|
Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5908
|
Myon Verfasst am: 07. Okt 2017 11:49 Titel: |
|
|
Wie heisst es so schön: Ein Bild sagt oft mehr als tausend Worte. Kenn mich mit Zentrifugen nicht gut aus, eine Foto des Modells oder eine Skizze wäre sicher hilfreich.
|
|
|
Sigi 1
Anmeldungsdatum: 07.10.2017 Beiträge: 5
|
Sigi 1 Verfasst am: 07. Okt 2017 18:22 Titel: |
|
|
Die Zentrifuge dreht horizontal und die Traverse hat an den beiden Enden je eine horizontal frei drehbare große Stahlscheibe. Bei Drehung der Zentrifuge werden die Scheiben von alleine anfangen zu drehen und hierdurch wird die Fliehkraft abgeschaltet.
Was ich beschrieben hatte.
Hoffe das reicht, da es sehr einfach ist und keine Zeichnung braucht.
Zum Beispiel kann man auch eine Felge vom Fahrrad in der Mitte an der Achse an einen langen Stab schrauben, diesen festhalten, so das die Felge waagerecht ist und sich damit langsam um sich selbst drehen. Dabei sieht man sofort den Effekt, dass sich der äußere Teil der Felge in entgegengesetzter Richtung um die eigene Achse zu drehen beginnt.
Zuletzt bearbeitet von Sigi 1 am 07. Okt 2017 22:02, insgesamt einmal bearbeitet |
|
|
as_string Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg
|
as_string Verfasst am: 07. Okt 2017 21:28 Titel: |
|
|
“Fliehkraft wird abgeschaltet”?? Was für ein Blödsinn!
|
|
|
Sigi 1
Anmeldungsdatum: 07.10.2017 Beiträge: 5
|
Sigi 1 Verfasst am: 07. Okt 2017 21:57 Titel: |
|
|
Liebe(r) as_string,
Zu allen Zeiten betietelte man neue Ideen und Erfindungen als Blödsinn!
Ohne all den Blödsinn wären wir noch in der Steinzeit...
Überlege bitte nochmal bevor Du dich ins Abseits stellst...
Liebe Grüße von Sigi
|
|
|
as_string Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg
|
as_string Verfasst am: 08. Okt 2017 00:06 Titel: |
|
|
Klar und Du hältst Dich für so ein Genie, dass Du natürlich "neue Ideen und Erfindungen" bringst, auf die die Welt schon immer gewartet hat. Und das natürlich, obwohl Du noch nie Physik studiert hast bzw auch nicht in der Schule viel mitgenommen hast. Klar, sicherlich...
Pass auf, wir haben hier sehr häufig solche Leute, bisher ist noch nichts sinnvolles dabei raus gekommen.
Es wird doch wie immer laufen: Du findest Deine Ideen ganz supi-genial und willst jetzt eigentlich nur die Bestätigung von "Profis". Jetzt sind wir hier auch noch so doof, dass wir trotz Deiner einwandfreien Beschreibung nicht gleich begreifen, was Du eigentlich willst und auch noch nach Skizze und/oder Foto fragen. Dann bezeichnet einer diese sogar noch als Blödsinn...
Nein, Du wirst von uns Deiner erwünschte Bestätigung nicht bekommen. Und wir werden Dir nicht verständlich machen können, warum wir Dir diese nicht geben können. Also ist das alles doch von vorne rein zwecklos, richtig?
Ich werde auf jeden Fall diesen Thread bald schließen, falls nicht etwas sinnvolleres von Dir kommt als eine "abgeschaltete Fliehkraft"...
Gruß
Marco
|
|
|
Sigi 1
Anmeldungsdatum: 07.10.2017 Beiträge: 5
|
Sigi 1 Verfasst am: 08. Okt 2017 00:52 Titel: |
|
|
Alles klar Marco,
dann schließe das mal.
LG Sigi
|
|
|
jh8979 Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8584
|
jh8979 Verfasst am: 08. Okt 2017 00:56 Titel: Re: Fliehkraft in Zentrifuge aufheben. |
|
|
Also:
Sigi 1 hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage:
hoffen das ein Physiker es liest und mir antworten kann ob meine Aussage über die Aufhebung der Fliehkraft richtig ist.
|
Hier fangen die Probleme ja schon an:
Die "Aufhebung der Fliehkraft" ist entweder unmöglich (die ist in einem rotierenden Bezugsystem schlicht da) oder es ist trivial (weil in einem Inertialsystem keine Fliehkraft existiert).
Zitat: |
Meine Ideen:
Eine Zentrifuge hat an der Traverse aussen je ein Gewicht und dreht.
Die beiden Gewichte bestehen aus großen Scheiben die frei und leicht drehen können.
|
Ich kann mir zwar so ungefähr vorstellen wie das aussieht. Aber eine Skizze wäre hilfreich.
Zitat: |
Durch den größeren Radius des äußeren Schwerpunktes der Scheibe in der rotierenden Zentrifuge, ist die äußere Hälfte der Scheibe träger als die Innere.
|
"äußere Hälfte der Scheibe träger als die Innere" versteh ich nicht. Das ist keine sinnvolle physikalische Aussage. Die Hälften sind doch starr miteinander verbunden.
Zitat: |
- Daher versucht die äußere Seite der Scheibe, deutlich mehr als die innere Seite, ihre Position beizubehalten, was eine Rotation in entgegengesetzter Richtung bewirkt.
|
Versteh ich noch viel weniger? Wieso will die Äußere ihre Position mehr beibehalten als die Innere? (Skizze könnte hier klären, ob ich das richtige im Kopf habe)
Und wenn sie das dann tut (wieso auch immer), wieso rotiert das dann in die entgegengesetzte Richtung? Meinst Du, dass es bei der Drehbewegung "nach hinten hängt"?
Zitat: |
Also bei Rechtsdrehung der Zentrifuge ist die natürliche Drehung der Scheibe links.
D. h. die äußere "schwerere" Seite der Scheibe dreht zur Zentrifugenmitte ein. Während die innere "leichtere" nach aussen dreht.
|
??
Skizze!
Zitat: |
- Durch dieses "Ungleichgewicht" der nach aussen drehenden "leichteren" Seite wird keine Fliehkraft an der Scheibe erzeugt und die nach innen drehende "schwerere" Seite der Scheibe erzeugt eine nach innen gerichtete Fliehkraft und hebt die Gesamtfliehkraft der Scheibe auf.
|
Es mag sein, dass da bei Dir irgendwelche Kräfte sich gegenseitig aufheben. Aber eine nach innengerichtete Fliehkraft gibt es nicht. Im Laborsystem, in dem sich die Zentrifuge dreht existiert überhaupt keine Fliehkraft.
Zitat: |
- Wird die Scheibengeschwindigkeit in dieser Drehrichtung künstlich erhöht, kommt es zur weiteren Reduzierung der Fliehkraft und die Scheibe "drückt" in die Zentrifugenmitte. |
???
|
|
|
Sigi 1
Anmeldungsdatum: 07.10.2017 Beiträge: 5
|
Sigi 1 Verfasst am: 08. Okt 2017 01:05 Titel: |
|
|
Sorry,
Der Admin hat mich vorhin rausgeworfen.
Auf eine ziemlich unfreundliche Art.
Daher... keine Skizze, Antworten usw.
LG Sigi
|
|
|
jh8979 Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8584
|
jh8979 Verfasst am: 08. Okt 2017 01:57 Titel: |
|
|
Sigi 1 hat Folgendes geschrieben: |
Der Admin hat mich vorhin rausgeworfen.
Auf eine ziemlich unfreundliche Art.
Daher... keine Skizze, Antworten usw.
|
Er ist weder Admin, noch hat er Dich rausgeworfen... aber spiel die beleidigte Leberwurst...
|
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5063
|
DrStupid Verfasst am: 08. Okt 2017 14:02 Titel: Re: Fliehkraft in Zentrifuge aufheben. |
|
|
jh8979 hat Folgendes geschrieben: | Aber eine nach innengerichtete Fliehkraft gibt es nicht. |
Es gibt hier aber eine nach innen gerichtiete Corioliskraft, die unter geeigneten Bedingungen durchaus in der Lage ist, die Zentrifugalkraft stellenweise zu kompensieren. Berücksichtigt doch einfach mal, dass der OP zu wenig von Physik versteht um die Vorgänge im rotierenden System korrekt zu beschreiben.
|
|
|
as_string Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg
|
as_string Verfasst am: 08. Okt 2017 15:14 Titel: Re: Fliehkraft in Zentrifuge aufheben. |
|
|
DrStupid hat Folgendes geschrieben: | jh8979 hat Folgendes geschrieben: | Aber eine nach innengerichtete Fliehkraft gibt es nicht. |
Es gibt hier aber eine nach innen gerichtiete Corioliskraft, die unter geeigneten Bedingungen durchaus in der Lage ist, die Zentrifugalkraft stellenweise zu kompensieren. Berücksichtigt doch einfach mal, dass der OP zu wenig von Physik versteht um die Vorgänge im rotierenden System korrekt zu beschreiben. |
Soweit war ich auch noch voll dabei, gar kein Thema. Wenn dann aber nach Skizzen oder wenigstens ein Bild gefragt wird und es wird nur angesäuert mit dem Satz reagiert (nach nochmaliger noch kürzerer textlichen Beschreibung):
Zitat: | Hoffe das reicht, da es sehr einfach ist und keine Zeichnung braucht. |
Was ja bedeutet, "also wenn Du damit nicht zurecht kommst und doch noch nach einer Zeichnung fragst, dann bist Du so wie so zu doof"...
Spätestens dann ist ja wohl alles klar, oder?
Gruß
Marco
|
|
|
jh8979 Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8584
|
jh8979 Verfasst am: 08. Okt 2017 15:20 Titel: Re: Fliehkraft in Zentrifuge aufheben. |
|
|
DrStupid hat Folgendes geschrieben: | jh8979 hat Folgendes geschrieben: | Aber eine nach innengerichtete Fliehkraft gibt es nicht. |
Es gibt hier aber eine nach innen gerichtiete Corioliskraft, die unter geeigneten Bedingungen durchaus in der Lage ist, die Zentrifugalkraft stellenweise zu kompensieren. Berücksichtigt doch einfach mal, dass der OP zu wenig von Physik versteht um die Vorgänge im rotierenden System korrekt zu beschreiben. |
Natürlich weiss er das nicht... das kann man ja auch klären.. sofern er es denn wollte. Ohne Skizze kann ich seinen Ausführungen nicht folgen. Du?
|
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5063
|
DrStupid Verfasst am: 08. Okt 2017 16:40 Titel: Re: Fliehkraft in Zentrifuge aufheben. |
|
|
Der Beschreibung nach müsste es so aussehen:
Beschreibung: |
|
Dateigröße: |
4.67 KB |
Angeschaut: |
2115 mal |
|
|
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861
|
GvC Verfasst am: 08. Okt 2017 16:52 Titel: |
|
|
DrStupid hat Folgendes geschrieben: | Der Beschreibung nach müsste es so aussehen: |
Der Beschreibung nach sollten und - im Gegensatz zu Deiner Skizze - einander entgegengerichtet sein.
|
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5063
|
DrStupid Verfasst am: 08. Okt 2017 17:33 Titel: |
|
|
GvC hat Folgendes geschrieben: | Der Beschreibung nach sollten und - im Gegensatz zu Deiner Skizze - einander entgegengerichtet sein. |
Das ist nicht im Gegensatz zu meiner Skizze. Die legt nur die Vorzeichenkonvention fest: links herum ist positiv. Dementsprechend haben die Winkelgeschwiundigkeiten laut Beschreibung entgegengesetzte Vorzeichen.
|
|
|
as_string Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg
|
as_string Verfasst am: 08. Okt 2017 19:45 Titel: |
|
|
Ja, so hatte ich das auch verstanden. Aber ich finde es halt irgendwie , wenn er von anderen seine Arbeit machen lässt. Ich wollte nämlich auch schon fast eine solche Skizze posten, aber er hält das ja nicht für nötig...
Gruß
Marco
|
|
|
Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen
|
Brillant Verfasst am: 08. Okt 2017 21:51 Titel: Re: Fliehkraft in Zentrifuge aufheben. |
|
|
Die mit Worten beschriebene Konstruktion hätte auch ich so in die gezeigte Grafik übersetzt, wenn die Beschreibung glaubhaft wäre.
Die Scheiben haben gar keine Relativbewegung zur Zentrifuge, sie drehen trotz freier Achse stumpf mit:
Sigi 1 hat Folgendes geschrieben: | Eine Zentrifuge hat an der Traverse aussen je ein Gewicht und dreht. | Woher kommt der Impuls, dass sich die Scheiben extra drehen? Wird nicht gezeigt.
Sigi 1 hat Folgendes geschrieben: | des äußeren Schwerpunktes der Scheibe | Der Schwerpunkt liegt im Mittelpunkt der Scheibe, warum sollte es einen äußeren geben?
Sigi 1 hat Folgendes geschrieben: | ist die äußere Hälfte der Scheibe träger als die Innere | Ein Festkörper hat gleichzeitig mehrere Trägheiten?
Ich denke, wenn die Zentrifuge aus dem Stillstand beginnt zu rotieren, machen die Achsen der beiden Scheiben diese Rotation mit, ein gedachter Strich auf den Scheiben ändert seine Richtung nicht, weil die Scheiben träge sind. Dennoch beschreibt jeder beliebige Punkt auf den Scheiben einen Kreis um die Drehachse der Zentrifuge in derselben Winkelgeschwindigkeit wie die Zentrifuge.
An welchen Stellen auf den Scheiben soll nun die Fliehkraft aufgehoben sein? Könnte ich da ein Konfetti (etwas ganz Leichtes) hinlegen, das da ohne Kleber liegen bleibt? Nee, liegenbleiben geht nicht, Konfetti fällt runter.
Und jetzt wirkt keine Fliehkraft mehr auf das Konfetti. Ist das gemeint? Das kann man doch einfacher haben.
_________________ Glaubt nicht dem Hörensagen ... oder eingewurzelten Anschauungen, auch nicht den Worten eines verehrten Meisters; sondern was ihr selbst gründlich geprüft und als euch selbst und anderen zum Wohle dienend erkannt habt, das nehmt an. Siddhartha Gautama |
|
|
VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3263
|
VeryApe Verfasst am: 08. Okt 2017 22:50 Titel: |
|
|
wenn die Skizze vom Dr Stupid stimmt und die Scheiben sind frei drehbar gelagert, dann vollführen Sie im Inertialsystem lediglich eine Translation auf einer Kreisbahn, wenn im Lager wirklich keine Reibung herrscht.
Dann wäre ja und man braucht eine Kraft nach innen die, die schwerpunktsgeschwindigkeit der Scheibe umlenkt, aber ganz egal welche Eigenrotationsgeschwindigkeit da wirkt, diese Kraft wird immer benötigt.
Dreht man sein Koordinatensystem mit dem Stab mit dann rotieren die Scheiben natürlich auch auf den Stab gesehen.
dann wäre
und
, ..... Größen beschleunigtes Bezugssystem
Wenn man die Summe aus Corioliskräften und Fliehkräften der einzelnen Massepunkte der Scheiben addiert müsste man aber eine resultierende Kraft nach aussen erhalten, die vom Betrag her gleich der vorher geschilderten Kraft entgegengesetzt im Inertialsystem entspricht, ganz egal welche winkelgeschwindigkeiten da vorherrschen.
was genau wird da eliminiert? ich verstehe das nicht.
_________________ WAS IST LOS IN EUROPA? https://www.youtube.com/watch?v=a9mduhSSC5w |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5063
|
DrStupid Verfasst am: 09. Okt 2017 19:01 Titel: |
|
|
VeryApe hat Folgendes geschrieben: | wenn die Skizze vom Dr Stupid stimmt und die Scheiben sind frei drehbar gelagert |
Das sind sie nicht, denn laut Beschreibung
Sigi 1 hat Folgendes geschrieben: | [...] Wird die Scheibengeschwindigkeit in dieser Drehrichtung künstlich erhöht [...] |
um den gewünschten Effekt zu erzielen. Damit ist die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe als frei wählbarer Parameter anzusehen. Davon ist dann auch die zeitabhängige Orientierung
eines Punktes auf dem Rand einer der rotierenden Scheiben im Ruhesystem des Rotors abhängig. In diesem Bezugssystem gilt dann für den Ort des Punktes
wobei der Radius des Zentrifugenrotors (von der Rotorachse bis zur Achse der Scheibe) und der Radius der Scheibe ist. Die Ableitung nach der Zeit ergibt dann die Geschwindigkeit
und die Beschleunigung
Daraus kann man dann mit der Winkelgeschwindigkeit
des Bezugssystems die Zentrifugalbeschleunigung
und die Coriolisbeschleunigung
berechnen. Ab hier wird es dann allerdings spekulativ, weil wegen der unphysikalischen Beschreibung nicht klar ist, worum es dem OP eigentlich geht:
Wenn sich im mitrotierenden System alle Scheinkräfte gegenseitig aufheben sollen, dann gilt
was zum Gleichungssystem
führt. Das hat neben der trivialen Lösung
auch zwei spezielle Lösungen mit
besitzt. Am äußersten Punkt der rotierenden Scheibe gilt
was zu
führt. Für den innersten Punkt gilt
und somit
Es gibt also tatsächlich zwei Punkte, an denen die Zentrifugalkraft bei richtig gewählter Winkelgeschwindigkeit vollständig durch die Corioliskraft kompensiert wird. Da der OP sich allerdings nicht mit den Scheinkräften in rotierenden Bezugssystemen auszukennen scheint, ist es äußerst unwahrscheinlich, dass er auf diesen Fall hinaus wollte. Viel wahrscheinlicher geht es ihm um die Eliminierung aller Wechselwirkungskräfte. Das ist der Fall, wenn die Beschleunigung im mitrotierenden System gleich der Summe aller Scheinkräfte ist. Das heißt
und somit
Dieses Gleichungssystem hat neben der oben genannten trivialen Lösung und der fast genauso trivialen Lösung
und
auch wieder zwei spezielle Lösungen für den äußersten und innersten Punkt der Scheibe. Allerdings ist die Lösung für den äußersten Punkt mit
unphysikalisch. Nur im innersten Punkt ist mit
Kräftefreiheit herzustellen. Die Annahme
Sigi 1 hat Folgendes geschrieben: | Wird die Scheibengeschwindigkeit in dieser Drehrichtung künstlich erhöht, kommt es zur weiteren Reduzierung der Fliehkraft und die Scheibe "drückt" in die Zentrifugenmitte. |
ist demnach falsch. Die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe muss entgegen ihrer Leerlaufrichtung erhöht werden, damit die Corioliskraft im Ruhesystem des Rotors bzw. die Zentrifugalkraft in ihrem eigenen Ruhesystem in die Mitte der Zentrifuge wirken kann.
|
|
|
VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3263
|
VeryApe Verfasst am: 10. Okt 2017 03:54 Titel: |
|
|
Achso du redest von einen einzelnen Punkt auf der Scheibe.
Ich dachte an die ganze Scheibe, weil der Threadsteller geschrieben hat die ganze Scheibe sollte nach innendrücken
Zitat: | Durch dieses "Ungleichgewicht" der nach aussen drehenden "leichteren" Seite wird keine Fliehkraft an der Scheibe erzeugt und die nach innen drehende "schwerere" Seite der Scheibe erzeugt eine nach innen gerichtete Fliehkraft und hebt die Gesamtfliehkraft der Scheibe auf.
- Wird die Scheibengeschwindigkeit in dieser Drehrichtung künstlich erhöht, kommt es zur weiteren Reduzierung der Fliehkraft und die Scheibe "drückt" in die Zentrifugenmitte.
|
Bei der ganzen Scheibe ändert sich doch gar nichts, ganz egal wie du die Scheibe da rotierst.
Wenn ein Flugkörper der sich z.B den Äquator entlang bewegt und sich zur Erdrotation zurückfallen lässt. also im rotierenden Bezugssystem gegen die Erdrotation bewegt, gibt es natürlich auch eine entsprechende Winkelgeschwindigkeit bei der sich Corioliskraft und Zentrifugalkraft aufheben.
Vergleichweise hier müsste sich die ganze Scheibe in ihrem Schwerpunkt auf den Rotor zurückfallen lassen das es hier auswikrungen auf die gesamte Scheibe gibt. dazu dürfte die aber nicht im Schwerpunkt mit den Rotor verbunden sein.
_________________ WAS IST LOS IN EUROPA? https://www.youtube.com/watch?v=a9mduhSSC5w |
|
|
Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen
|
Brillant Verfasst am: 27. Nov 2017 18:04 Titel: |
|
|
Was passiert, wenn ein Fahrzeug an der Innenwand der Zentrifuge gegen die Drehrichtung fährt?
Wenn es dieselbe Geschwindigkeit hat wie die Innenwand, sollte es nicht mehr der Fliehkraft unterworfen sein. Hat die Zentrifuge eine horizontale Achse, muss das Fahrzeug vermutlich unten fahren, von oben würde es herunterfallen.
|
|
|
|