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[quote="willyengland"]Eins ist jedenfalls völlig klar aus der bisherigen Diskussion: Wenn selbst gebildete Naturwissenschaftler wie wir hier im Forum nicht verstehen, worauf der Autor hinaus will mit seinen Bildern, dann gilt das erst recht für Schüler. Egal, was und wie man da versuchen will zu argumentieren, es führt nur zu Verwirrung. Die Normalkraft wirkt überall da, wo auch die Gewichtskraft wirkt, also an der gesamten Unterseite des Körpers. Die Normalkraft ist gleich groß im Betrag, aber umgekehrt in der Richtung. Zieht man alles auf einen Massepunkt zusammen, dann muss N schon da angreifen, wo auch W angreift, nämlich am Massepunkt. Dorthin müsste man dann auch F und P verschieben. Das wäre für mich eine vernünftige Darstellung: Alles Kräfte greifen in der Mitte am Massepunkt an. So lässt sich die Resultierende am einfachsten ausrechnen.[/quote]
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DrStupid
Verfasst am: 26. Mai 2026 22:24
Titel: Re: Häufiges Missverständnis Newtons 3. Axiom: Falsche Vekto
Qubit hat Folgendes geschrieben:
Wenn wir von den Newtonschen Axiomen reden, dann reden wir ja erstmal über das Modell von "Punktmassen"..
Für so eine Einschränkung gibt es keinen Grund. Die Newtonschen Axiome gelten nicht nur für Punktmassen, sondern auch für ausgedehnte Körper und die müssen noch nicht einmal starr sein. Es lohnt sich, einen Blick auf Newtons Experimente zum 3. Axiom zu werfen. Dazu gehören u.a. auch teilweise unelastische Stöße mit gepolsterten Kugeln.
Allerdings verlangt das dritte Axiom tatsächlich nicht, dass Kraft und Gegenkraft auf derselben Wirkungslinie liegen müssen. Man kann analoge Axiome auch für Drehimpuls und Drehmoment formulieren, aber Newton hat sich nur mit Impulsen und Kräften befasst und da ist es egal, wo letztere angreifen.
Qubit
Verfasst am: 26. Mai 2026 16:34
Titel: Re: Häufiges Missverständnis Newtons 3. Axiom: Falsche Vekto
Myon hat Folgendes geschrieben:
Qubit hat Folgendes geschrieben:
2. die Reaktionskraft nur in Spezialfällen entgegengesetzt gleich ist und auf derselben Wirkungslinie liegt, wie die verursachende Kraft
Nur um Missverständnisse auszuschliessen: Reaktionskräfte im Sinne des 3. Newtonschen Gesetzes sind schon immer entgegengesetzt gleich gross. Hier z.B.
-die Gravitationskraft, welche von der Erde auf den Klotz wirkt / die Gravitationskraft, welche vom Klotz auf die Erde wirkt (und im Erdmittelpunkt angreift)
-die Normalkräfte, die von der Unterlage auf den Klotz wirken / die Normalkräfte, die vom Klotz auf die Unterlage wirken. Jeweils auf die ganze Berührungsfläche verteilt, wobei auf der rechten Seite in der Skizze die Kraft pro Fläche grösser ist als links.
-analog Reibungskraft auf den Klotz / Reibungkraft auf die Unterlage, Zugkraft auf den Klotz / Zugkraft vom Klotz z.B. auf ein Seil.
I.a. betragsmässig ungleich sind z.B. die Gewichtskraft und die Normalkraft auf einen Klotz, etwa wenn der Klotz in vertikaler Richtung beschleunigt wird oder die Berührungsfläche nicht horizontal ist.
Ich denke, im Rahmen von "Punktmassen"-Modellen und abgeleiteten Modellen von "Massenpunkten ausgedehnter Körper" hast du da vollkommen Recht.
In erweiterten Modellen treten dann wohl Schwierigkeiten auf, wenn man die Reaktionskräfte dann in einem solchen Diagramm darstellen will, in geometrischer Konfiguration, ohne Eigenschaften ausgedehnter Körper wie resultierende Drehmomente etc. zu beachten..
Wenn wir von den Newtonschen Axiomen reden, dann reden wir ja erstmal über das Modell von "Punktmassen"..
Myon
Verfasst am: 26. Mai 2026 16:05
Titel: Re: Häufiges Missverständnis Newtons 3. Axiom: Falsche Vekto
Qubit hat Folgendes geschrieben:
2. die Reaktionskraft nur in Spezialfällen entgegengesetzt gleich ist und auf derselben Wirkungslinie liegt, wie die verursachende Kraft
Nur um Missverständnisse auszuschliessen: Reaktionskräfte im Sinne des 3. Newtonschen Gesetzes sind schon immer entgegengesetzt gleich gross. Hier z.B.
-die Gravitationskraft, welche von der Erde auf den Klotz wirkt / die Gravitationskraft, welche vom Klotz auf die Erde wirkt (und im Erdmittelpunkt angreift)
-die Normalkräfte, die von der Unterlage auf den Klotz wirken / die Normalkräfte, die vom Klotz auf die Unterlage wirken. Jeweils auf die ganze Berührungsfläche verteilt, wobei auf der rechten Seite in der Skizze die Kraft pro Fläche grösser ist als links.
-analog Reibungskraft auf den Klotz / Reibungkraft auf die Unterlage, Zugkraft auf den Klotz / Zugkraft vom Klotz z.B. auf ein Seil.
I.a. betragsmässig ungleich sind z.B. die Gewichtskraft und die Normalkraft auf einen Klotz, etwa wenn der Klotz in vertikaler Richtung beschleunigt wird oder die Berührungsfläche nicht horizontal ist.
Qubit
Verfasst am: 26. Mai 2026 15:08
Titel: Re: Häufiges Missverständnis Newtons 3. Axiom: Falsche Vekto
Lehramtsstudent hat Folgendes geschrieben:
Was ist eure Meinung zu dem Bild (siehe Anhang) ? Ist die untere Darstellung tatsächlich korrekt und die obere falsch?
Die untere ist korrekt, wie hier schon begründet wurde.
Dem Autor der (pädagogischen) Original-Schrift liegt es wohl an Missverständnissen der Reaktionskräfte, dass:
1.die Reaktionskraft nicht am selben Körper angreift, durch welchen sie verursacht wird
2. die Reaktionskraft nur in Spezialfällen entgegengesetzt gleich ist und auf derselben Wirkungslinie liegt, wie die verursachende Kraft
3. Die Reaktionskraft nicht als "zeitliche Antwort" auf eine Kraft zu verstehen ist, sondern nit dieser "gleichzeitig" wirkt
Das untere Bild veranschaulicht insbesondere Punkt 2, da zur Gewichtskraft durch die Reibung noch ein weiteres "Kräftepaar" normal wirkt, dass in der "Drehmomentbilanz" zu berücksichtigen ist.
Auch im statischen Falle kann das auftreten, zB.
ein Seil (durch den Schwerpunkt) fixiert ein auf einer Schräge stehendes Auto:
da sind die Normallasten auf Vorder- und Hinterachse ebenfalls unterschiedlich.
Nils Hoppenstedt
Verfasst am: 26. Mai 2026 11:24
Titel:
Lehramtsstudent hat Folgendes geschrieben:
Wichtiger ist doch nach wie vor die Frage: Warum wird die Normalkraft rechts vom Schwerpunkt eingezeichnet? Dies müsste ja auch in Hinblick auf die soeben geführte Nebendiskussion relevant sein bzw. als falsch markiert werden, oder nicht?
Die Normalkraft kann nicht direkt unterhalb des Schwerpunkts eingezeichnet werden, da sonst die Drehmomente nicht ausgeglichen sind:
Das Kräftepaar P und F bewirken ein Drehmoment.
Das Kräftepaar N und W bewirken ein Drehmoment.
Damit diese Momente ausgeglichen sind und der Körper sich nicht dreht, muss der (gemeinsame) Angriffspunkt von N und F entsprechend nach rechts verschoben sein.
Die Zeichnung b) sieht da eigentlich ganz gut aus.
Alle Punkte am Schwerpunkt einzuzeichnen wäre ok, wenn man explizit dazu schreibt, dass man nur eine Kräftebilanz, aber keine Momentebilanz darstellen möchte. Für eine korrekte Gleichgewichtsbetrachtung inklusive Drehmomente ist die Darstellung in Zeichnung b) besser.
Viele Grüße,
Nils
willyengland
Verfasst am: 26. Mai 2026 11:06
Titel:
Eins ist jedenfalls völlig klar aus der bisherigen Diskussion:
Wenn selbst gebildete Naturwissenschaftler wie wir hier im Forum nicht verstehen, worauf der Autor hinaus will mit seinen Bildern, dann gilt das erst recht für Schüler. Egal, was und wie man da versuchen will zu argumentieren, es führt nur zu Verwirrung.
Die Normalkraft wirkt überall da, wo auch die Gewichtskraft wirkt, also an der gesamten Unterseite des Körpers. Die Normalkraft ist gleich groß im Betrag, aber umgekehrt in der Richtung. Zieht man alles auf einen Massepunkt zusammen, dann muss N schon da angreifen, wo auch W angreift, nämlich am Massepunkt. Dorthin müsste man dann auch F und P verschieben.
Das wäre für mich eine vernünftige Darstellung: Alles Kräfte greifen in der Mitte am Massepunkt an. So lässt sich die Resultierende am einfachsten ausrechnen.
Lehramtsstudent
Verfasst am: 26. Mai 2026 10:06
Titel:
Okay, touché , das mit dem "parallelen" Verschieben sehe ich, nachdem ich eben nochmal etwas darüber sinniert habe und mir die Sache im Weltraum vorgestellt habe, als Denkfehler ein, ich hatte halt das Versatzmoment, das die Normalkraft beim Schieben eines Blocks auf der Erde "automatisch" mitliefert, mitgedacht. Trotzdem ganz schöner A*loch-Move, direkt solche persönlich angreifenden Dinge zu schreiben. Aber gut, mich kann sowas nicht beleidigen, ich bin hier, um etwas über Physik zu lernen, nicht, um Leute kennenzulernen.
Also zurück zur Physik:
Wir sind etwas vom Thema abgewichen, denn diese Kräftepfeilverschiebung war ja gar nicht zentral für die Ursprungsfrage. Wichtiger ist doch nach wie vor die Frage: Warum wird die Normalkraft rechts vom Schwerpunkt eingezeichnet? Dies müsste ja auch in Hinblick auf die soeben geführte Nebendiskussion relevant sein bzw. als falsch markiert werden, oder nicht?
Aruna_17
Verfasst am: 26. Mai 2026 04:32
Titel:
jh8979 hat Folgendes geschrieben:
Lehramtsstudent hat Folgendes geschrieben:
Und warum sind die Kräfte ausgerechnet rechts von der Mitte und nicht links von der Mitte? Und warum nicht in der Mitte?
Ich denke da geht es darum, dass sich das Gesamtdrehmoment aufhebt. Aber "offensichtlich" ist an dieser Abbildung gar nichts.
"Offensichtlich" ist keine objektive Eigenschaft einer Zeichnung, sondern ergibt sich im Zusammenspiel von Zeichnung und Betrachter.
Im Text zu der Zeichnung steht, oben zitiert:
Zitat:
Damit sich der Klotz im Gleichgewicht befindet, muss aber (
) offensichtlich rechts vom Schwerpunkt angreifen;
Aufgrund des Kontextes kann man darauf schließen, dass hier ein mechanisches Gleichgewicht gemeint ist.
Zitat Wikipedia:
Wikipedia hat Folgendes geschrieben:
Ein Körper befindet sich im mechanischen Gleichgewicht, wenn sich sämtliche Kräfte, die auf ihn wirken, im Gleichgewicht befinden. Dies ist der Fall, wenn er sich sowohl im Kräftegleichgewicht
als auch im (Dreh-)Momentengleichgewich
t befindet.
de.wikipedia.org/wiki/Mechanisches_Gleichgewicht
Und wenn ich mir Abbildung a.) ansehe, dann sehe zumindest
ich
sofort, dass der Körper sich
nicht
im Drehmomentegleichgewicht befindet.
Bei Abb. b.) sehe ich das nicht sofort (dazu müsste ich die Längen und Abstände nachmessen), aber dass
dazu rechts vom Schwerpunkt wirken muss, ist
für mich
offensichtlich.
jh8979 hat Folgendes geschrieben:
Damit solltest Du Schüler auch nicht belästigen.
Jemand, der das oben Gesagte selbst nach Erklärung nicht versteht, sollte m.E. überhaupt keine Schüler mit Physik "belästigen".
jh8979 hat Folgendes geschrieben:
Das Wichtige an dem Text in Deiner Quelle: Greifen Kräfte an demselben Körper an oder an zwei verschiedenen? Und das können Schüler auch verstehen.
Ich würde einen Schüler einfach fragen, was passiert, wenn er in Richtung P und F zieht, mit genau diesen Ansatzpunkten und der Boden
nicht
da wäre.
Wenn er das nicht im Kopf schafft, würde ich ihm ein Modell basteln, bzw. eines basteln lassen.
Ein Quadrat aus Pappe sollte dazu ausreichen...
jh8979
Verfasst am: 25. Mai 2026 22:01
Titel:
Lehramtsstudent hat Folgendes geschrieben:
Und warum sind die Kräfte ausgerechnet rechts von der Mitte und nicht links von der Mitte? Und warum nicht in der Mitte?
Ich denke da geht es darum, dass sich das Gesamtdrehmoment aufhebt. Aber "offensichtlich" ist an dieser Abbildung gar nichts.
Damit solltest Du Schüler auch nicht belästigen. Das Wichtige an dem Text in Deiner Quelle: Greifen Kräfte an demselben Körper an oder an zwei verschiedenen? Und das können Schüler auch verstehen.
Lehramtsstudent
Verfasst am: 25. Mai 2026 20:35
Titel:
Aruna_17 hat Folgendes geschrieben:
weißt Du was ein Drehmoment ist?
Gibt es das Deiner Meinung nach nicht bei starren Körpern?
Ist eine Balkenwaage ein starrer Körper?
Ist es Deiner Meinung nach egal, wo die Kräfte an eine Balkenwaage ansetzen,
weil die sich über die gesamte Länge des Balken verteilen?
- Ja.
- Doch, klar.
- Nein.
- Nein, da eine Balkenwaage kein starrer Körper ist.
Wie würdest du die Kräfte bei einem Block einzeichnen, der von einer Person an der oberen Kante angefasst wird?
Aruna_17 hat Folgendes geschrieben:
Nein, das wurde gemacht, damit die da sind, wo die Kräfte angreifen, die von ihnen symbolisiert sind.
Und warum sind die Kräfte ausgerechnet rechts von der Mitte und nicht links von der Mitte? Und warum nicht in der Mitte?
willyengland
Verfasst am: 25. Mai 2026 20:21
Titel:
@Aruna_17:
Ja, bei a) würde es sich auch drehen.
Aruna_17
Verfasst am: 25. Mai 2026 20:05
Titel: Re: Häufiges Missverständnis Newtons 3. Axiom: Falsche Vekto
Lehramtsstudent hat Folgendes geschrieben:
EDIT: Okay, ich check das Bild gerade, ich glaube, mich hat daran nur gestört, dass die Pfeile versetzt von der Mitte gezeichnet wurden. Das wurde nur gemacht, damit man die Pfeile besser sieht, oder?
Nein, das wurde gemacht, damit die da sind, wo die Kräfte angreifen, die von ihnen symbolisiert sind.
Lehramtsstudent hat Folgendes geschrieben:
Also tl;dr: Die Normalkraft und Reibungskraft in die Mitte zeichnen und dann stimmt's ?
Nein.
Aruna_17
Verfasst am: 25. Mai 2026 19:55
Titel:
Lehramtsstudent hat Folgendes geschrieben:
Aruna_17 hat Folgendes geschrieben:
was soll denn "parallel entlang" bedeuten?
Ob ich den Kraftpfeil beim Block weiter oben oder unten einzeichne, ist doch egal,
weißt Du was ein Drehmoment ist?
Gibt es das Deiner Meinung nach nicht bei starren Körpern?
Ist eine Balkenwaage ein starrer Körper?
Ist es Deiner Meinung nach egal, wo die Kräfte an eine Balkenwaage ansetzen,
weil die sich über die gesamte Länge des Balken verteilen?
willyengland hat Folgendes geschrieben:
Ja, bei b) würde sich der Körper drehen. Wie ist das denn gemeint?
also ich sehe bei a.) ein nicht kompensiertes Drehmoment bewirkt dadurch, dass die Kraft F und die Kraft (oder was das sein soll) P nicht auf der gleichen Höhe am Körper angreifen.
Daher ist der Körper nicht im Gleichgewicht.
Wenn man bei b. den Schwerpunkt als Drehpunkt betrachtet, dann wirkt bei durch die Kraft N ein Drehmoment, dass dem Drehmoment durch Kraft F entgegengesetzt ist. Falls die Kräfte umgekehrt proportional zu den jeweiligen (senkrechten) Abständen vom Drehpunkt sind, heben sich die Drehmomente gegenseitig auf.
Lehramtsstudent
Verfasst am: 25. Mai 2026 19:37
Titel: Re: Häufiges Missverständnis Newtons 3. Axiom: Falsche Vekto
Aruna_17 hat Folgendes geschrieben:
was soll denn "parallel entlang" bedeuten?
Ob ich den Kraftpfeil beim Block weiter oben oder unten einzeichne, ist doch egal, da sich die Kraft beim starren Körper auf die gesamte Seite verteilt. Es ist ja nicht so, dass an dieser Stelle, wo der Kraftpfeil angreift, eine größere Kraft "wirkt" als darüber oder darunter. Die Logik würde bei starren Körpern auch für nicht würfelförmige Objekte gelten. Eindeutiger ist natürlich trotzdem das Zeichnen in die Mitte.
Physikalisch, ganz real, wirken ja "unendlich viele" Kraftpfeile. Zwischen jedem Atom... aber die würde man ja nicht einzeichnen. Man zeichnet es so, dass es physikalisch nicht Quatsch ist (also die Richtung bspw. muss schon stimmen und der Angriffspunkt darf nicht außerhalb des Körpers sein), aber bei starren Körpern könnte man theoretisch auch den Pfeil weiter oben zeichnen. Beispielsweise, wenn in einem Beispiel die Kraft von einem Menschen kommt, der den Block an der oberen Kante anfässt.
EDIT: Okay, ich check das Bild gerade, ich glaube, mich hat daran nur gestört, dass die Pfeile versetzt von der Mitte gezeichnet wurden. Das wurde nur gemacht, damit man die Pfeile besser sieht, oder? (Dann wäre das aber dennoch sehr ungünstig vom Kontext her...) Weil die Normalkraft sollte ja NICHT die Gegenkraft zur Gewichtskraft sein, sondern eine zusätzliche, eine Gleichgewichtskraft, die dann eben ganz unten am Körper angreift.
Also tl;dr: Die Normalkraft und Reibungskraft in die Mitte zeichnen und dann stimmt's ?
willyengland
Verfasst am: 25. Mai 2026 19:14
Titel:
Ja, bei b) würde sich der Körper drehen. Wie ist das denn gemeint?
Oft, wenn ich was von Didaktikern/Lehrern lese, dann habe ich den Eindruck, dass sie die Dinge verkomplizieren und manchmal "päpstlicher als der Papst" sein wollen, was dann eigentlich nur zu verstärktem Unverständnis führt.
Mir tun sowohl die Lehramtsstudenten, als auch die Schüler leid.
Aruna_17
Verfasst am: 25. Mai 2026 18:14
Titel: Re: Häufiges Missverständnis Newtons 3. Axiom: Falsche Vekto
Lehramtsstudent hat Folgendes geschrieben:
Ein Block ist doch ein starrer Körper und dort darf man doch die Vektoren parallel entlang der Wirkungsgeraden verschieben, oder nicht?
was soll denn "parallel entlang" bedeuten?
Du kannst die Vektoren
entlang
der Wirkungsgeraden verschieben.
Wenn Du die parallel dazu verschiebst, ändert sich das Drehmoment.
Lehramtsstudent
Verfasst am: 25. Mai 2026 16:54
Titel: Häufiges Missverständnis Newtons 3. Axiom: Falsche Vektoren?
Hallo,
Ich bin etwas verwirrt, was hier bei Seite 12 herum gesagt wird:
Zitat:
Sehr häufig wird der Begriff „Reaktion“ bei der Behandlung von Reibungsphänomenen benutzt. Das übliche Diagramm ist das in Abb. 3a. Die Gravitationskraft auf den Klotz, üblicherweise auch Gewicht genannt, ist mit (\vec{W}) bezeichnet. Die durch Molekularkräfte hervorgerufene Kraft, mit der der Tisch von unten gegen den Block drückt, wird als „Normalkraft“ (\vec{N}) bezeichnet und so dargestellt, als wirke sie durch den Massenmittelpunkt. Meist wird sie sogar so gezeichnet, als griffe sie dort an!
Natürlich halten Studenten (\vec{N}) oft für die „Reaktion“ auf (\vec{W}) im Sinne des dritten Gesetzes. Es ist sehr gut möglich, dass diejenigen, die solche Bilder zeichnen, das ebenfalls glauben und deshalb den Kraftpfeil zu (\vec{N}) durch den Schwerpunkt zeichnen. Damit sich der Klotz im Gleichgewicht befindet, muss aber (\vec{N}) offensichtlich rechts vom Schwerpunkt angreifen; siehe Abb. 3b, die dicken Punkte markieren die Angriffspunkte der Kräfte.
https://www.uni-muenster.de/imperia/md/content/fachbereich_physik/didaktik_physik/publikationen/warren.pdf
Ein Block ist doch ein starrer Körper und dort darf man doch die Vektoren parallel entlang der Wirkungsgeraden verschieben, oder nicht?
Was ist eure Meinung zu dem Bild (siehe Anhang) ? Ist die untere Darstellung tatsächlich korrekt und die obere falsch?