 Verfasst am: 18. Feb 2015 11:07 Titel: |
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| @Systemdynamiker: Es ist doch letztlich trivial, dass Spezialdisziplinen eigene Methoden entwickeln. Kein Physiker muss eine Nebenfachvorlesung halten, um sein eigenes Fachgebiet rechtfertigen zu können (ich weiß, wovon ich rede; ich habe mal Übungsgruppen für Biologen u.a. betreut, es war für uns alle kein Spaß; QM II im Jahr darauf war besser ;-) Physik ist nicht der Steigbügelhalter für für andere Disziplinen; Physik ist Physik (verhält sich mit Mathematik ganz genauso). Ja, man kann sich natürlich einen anderen Zugang zum selben Problemkreis anschauen, das schadet nie. Es schadet aber auch nicht, zu verstehen, worauf die Physik hier eigtl. abzielt. Im Rahmen der theoretischen Mechanik geht es häufig nicht um die Lösung irgendwelcher Sandkastenprobleme zum Selbstzweck (wir sind nicht zu blöd, um nicht zu bemerken, dass es Sandkastenprobleme sind!!) sondern um die Einführung völlig neuer Konzepte anhand immer wieder der selben (teilweise trivialen) Beispiele. Beispiel eindimensionaler harmonischer Oszillator und seine Aspekte - Newton - Lagrange - Hamilton, Hamilton-Jacobi - kanonische Quantisierung mit Bezug zu Hamilton - Pfadintegralquantisierung mit Bezug zu allen vorgenannten (außer Newton) - gruppentheoretische / algebraische Bestimmung des Spektrums - WKB - ... Jetzt klar, warum die Physiker immer die selben Spielzeuganwendungen durchspielen? Wir dürfen nicht bereits in der theoretischen Mechanik den Fokus verlieren, weil wir sonst das Ziel nicht erreichen. Wer andere Interessen verfolg, kann sich in Richtung angewandter Physik spezialisieren, das ist nicht verboten. Wer Ingenieur werden will, soll das gerne tun. EDIT: Marco war schneller |
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| Verfasst am: 18. Feb 2015 10:49 Titel: |
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| @Systemdynamiker: Du machst da einen entscheidenden Fehler: Die von Dir betrachteten Vorlesungen haben unterschiedliche Zielsetzungen. Z. B. ist es doch ein gutes Beispiel, wenn man ein Rollen ohne Schlupf nimmt, um die "Möglichkeit" mit den Momentanpolen zu zeigen. Generell geht es in diesen Physikvorlesungen ja eher um Prinzipielles und Grundlegendes und nicht so sehr um die technischen Zusammenhänge. Das ist bei Dir ja immer so ein Grundthema: Du musst einfach einmal einsehen, dass die Physik natürlich andere Zielsetzungen hat, als der Maschinenbau. Sind doch auch zwei verschiedene Fächer. Maschinenbau verwendet halt Physik als Werkzeug, ähnlich wie Physik die Mathematik als Werkzeug verwendet. Es gibt sicherlich auch vieles, was in der Physik "mehr" gerechnet wird, als in der Mathematik. Aber das ist dann eben "Rechnen" und nicht "Mathe". Trotzdem bildet die Physik natürlich auch die komplizierten Fälle ab, nur wäre es doch wenig sinnvoll, wenn man die komplizierten Fälle verwenden würde, um grundlegende Zusammenhänge zu vermitteln. Da verwendet man natürlich zuerst vereinfachte und idealisierte Modelle. Sonst erkennt man die prinzipiellen Zusammenhänge doch gar nicht mehr. Gruß Marco |
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| Verfasst am: 18. Feb 2015 10:39 Titel: Re: State of the Art |
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Es hat auch niemand behauptet, dass man das so machen könnte wenn der Körper rutscht. Die wenigstens Methoden funktionieren für komplett beliebige Systeme... Deine Bemerkung ist also wenig sinnreich... |
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| Verfasst am: 18. Feb 2015 10:37 Titel: State of the Art |
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| Spass ist ein weiter Begriff. Primär ist es ein Beobachtung. In vielen Physikvorlesungen wird der Rollkörper auf der schiefen Ebene als Rotator behandelt (Drehmomente auf die momentane Drehachse bezogen, Massenträgheitsmoment mit Hilfe des Satz von Steiners berechnet). Diese Methode funktioniert zum Beispiel beim physischen Pendel bestens. Sie ist aber nicht mehr zielführend, sobald der Körper rutscht. Der Rollkörper auf der schiefen Ebene lässt sich auf mindestens drei Arten analysieren (volle Drehmechanik, Rotatormechanik, Energiedarstellung). Ich kann nur empfehlen, dieses Problem einmal in verschiedenen Lehrbüchern zur Physik und zur technischen Mechanik nachzuschlagen. Und da sieht man diese zwei Philosophien sofort. Man kann meine Bemerkung als Quatsch oder Haarspalterei abtun. Ich habe gestern zufällig das Vorlesungsverzeichnis für Maschinenbau und Verfahrenstechnik der ETHZ angeschaut. Da wird die Physik im dritten und vierten Semester unterrichtet und da kommt die Mechanik schon gar nicht mehr vor. Diese Entwicklung ist in Deutschland noch viel weiter fortgeschritten. Es gibt in Deutschland Ingenieurstudiengänge, in denen praktisch keine Vorlesung mehr von Physikern gegeben wird (z.B. http://www.hsu-hh.de/hsu/index_JNSPId8jUoAS6w4e.html). Das kann doch nur bedeuten, dass mittelfristig die Zahl der Lehrstühle für Physik abgebaut wird. |
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| Verfasst am: 18. Feb 2015 09:57 Titel: Re: Rotatormechanik |
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Die Hoffnung hab ich leider schon lange aufgegeben... |
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| Verfasst am: 18. Feb 2015 09:24 Titel: Re: Rotatormechanik |
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Nicht aufregen... Ich vermute Systemdynamiker wollte nur Spaß machen.  Gruß Marco |
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| Verfasst am: 18. Feb 2015 09:06 Titel: Re: Rotatormechanik |
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So ein Quatsch. Das ist eine von mehreren möglichen Methoden in der Physik,... was redest Du hier für ein Unsinn. Das funktioniert in der Physik nicht anders als in Ingenieurswissenschaften... |
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| Verfasst am: 18. Feb 2015 08:21 Titel: Rotatormechanik |
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| Hier prallen zwei verschiedene Konzepte der Mechanik aufeinander. In der eigentlichen Starrkörpermechanik, wie sie etwa im Maschinenbau verwendet wird, nimmt der Rollkörper Impuls und Drehimpuls (bei entsprechender Vorzeichenkonvention) auf. Entsprechend werden beim Aufstellen der Bilanzgleichungen (Grundgesetze) alle Kräfte und Drehmomente eingezeichnet. Die Gesamtenergie, die im dissipationsfreien Fall erhalten bleibt, schreibt sich dann wie folgt In der Physik ist es üblich, diese Bewegung auf die momentane Drehachse zu beziehen (im Sinne von Lagrange-Hamilton). Dann nimmt man Eigen- und Bahndrehimpuls zusammen, bezieht die Drehmomente auf die momentane Drehachse und die Gesamtenergie besteht dann nur noch aus Gravitations- und Rotationsenergie. Sobald der Rollkörper rutscht und die momentane Drehachse nicht mehr auf der Berührlinie liegt, funktioniert die von den Physikern favorisierte Methode nicht mehr. Aber das spielt keine Rolle, weil Körper in Prüfungsfragen bei den Physikern nie rutschen! Mehr unter: http://www.systemdesign.ch/index.php?title=Rotator |
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| Verfasst am: 18. Feb 2015 03:05 Titel: |
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| Wir haben das genannte Beispiel gerade in einem parallelen Thread ausführlich durchgerechnet. Ich habe auch dort darauf hingewiesen, dass ich die Gleichung so nicht nachvollziehen kann; es sollte besser heißen Die potentielle Energie ist dabei gerade gegeben durch mgh. |
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| Verfasst am: 18. Feb 2015 00:56 Titel: |
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Vielen Dank  . Ich habe fälschlicherweise von kinetischer Energie und nicht von Translationsenergie gesprochen. Nur ist mir dann die Formulierung Unter der Voraussetzung, dass zwischen Rotations- und Translationsenergie getrennt wird, wären meine (korrigierten) Schlussfolgerungen aber korrekt, oder liege ich dabei ebenso falsch? @Extel: Was hast du genau gemeint? Viele Grüße Heringsalat |
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| Verfasst am: 17. Feb 2015 17:43 Titel: |
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| Heringsalat unterscheidet fälschlicherweise zwischen kinetischer und Rotationsenergie. Tatsächlich ist auch die Rotationsenergie eine kinetische Energie. Die kinetische Energie setzt sich zusammen aus Translations- und Rotationsenergie. Dabei kann auch die Translationsenergie als Teil der Rotationsenergie gesehen werden, wenn man nämlich die gesamte Bewegung nicht als Translation plus Rotation um die Symmetrieachse des Zylinders ansieht, sondern als Rotation um den Momentanpol. In letzterem Fall muss bei Bestimmung des Trägheitsmomentes natürlich der Steineranteil berücksichtigt werden. mit Dabei ist das Trägheitsmoment bzgl. des Momentanpols mit JS = Trägheitsmoment bzgl. der Symmetrieachse Die Aussage von Heringsalat, dass es in der vorliegenden Aufgabe den Fall ausschließlicher Rotationsenergie nicht geben kann, ist also nicht aufrecht zu erhalten. |
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| Verfasst am: 17. Feb 2015 00:09 Titel: |
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| EDIT: GvC hat mich darauf hingewiesen, dass es sich um die Translations- und die Rotationsenergie handelt und nicht um die kinetische Energie und die Rotationsenergie, wie in der ersten Version meines Beitrages geschrieben wurde. Auch die Rotationsenergie ist kinetische Energie! (Danke für den Hinweis) Hat man in der Schulphysik nicht meist aus diesem Grund stets einen nicht rotierenden Block auf einer (reibungsfreien) schiefen Ebene betrachtet? Wir haben die Rotationsenergie auch nie damals in der Schule behandelt... . Wenn ein Vollzylinder eine schiefe Ebene herunterrollt gibt es stets 1. Fall: Nur Translationsenergie -> Siehe oben (Schule). Also nicht mit einem Vollzylinder, außer bei einem Steigungswinkel 90° zur Erdoberfläche  . 2. Fall: Nur Rotationsenergie -> Das ist ein aus meiner Sicht sehr interessantes Gedankenspiel... Nur Rotationsenergie müsste ja bedeuten, dass sich die Position des Zylinders nicht ändert. Damit kann jedoch im Umkehrschluss keine weitere potentielle Energie in Rotationsenergie umgewandelt werden, was zu dem Schluss führt, dass dieser Fall nicht eintreten wird. Die Umwandlung von potentieller Energie rein in Rotationsenergie ließe also die Bedingung für die Umwandlung gar nicht erst entstehen... |
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| Verfasst am: 10. Feb 2015 16:09 Titel: Energieerhaltungssatz |
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| Ein Voll-Zylinder rollt eine schiefe Ebene hinab. Der Energieerhaltungssatz wird folgendermaßen aufgestellt. mgh=W_kin + W_rot Anscheinend treten drei Energieformen auf. Wie sieht es aus, wenn die W_pot entweder nur in W_kin oder nur in W_rot umgewandelt werden würde. In der Schule kannten wir W_rot leider nicht. Haben wir da viel falsch gemacht? |
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