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Fliehkraftantrieb --> Realität oder nur eine schöne Idee? - Seite 4
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VeryApe



Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3247

Beitrag VeryApe Verfasst am: 29. Dez 2009 23:52    Titel: Antworten mit Zitat

mayap hat Folgendes geschrieben:
VeryApe hat Folgendes geschrieben:

Der Fehler im Denken besteht meiner Ansicht nach im trennen vom Drehimpuls vom translatorischen Impuls was ein das selbe ist.


Einen Versuch oder Hinweis, wieso das so sein sollte? Allein die Definition ist schon anders: p = mv, L = r x p. Wo soll das denn gleich sein? Oder definierst du Drehimpuls anders? Was ist denn deiner Meinung nach Drehimpuls?


Der Drehimpuls ist nichts anders als der translatorische impuls eines masseteilchens dm multipliziert mit dem Radius. aber warum mit dem Radius, weil eine Zentripetalkraft wirkt.
Würde der Körper von einem Moment auf den anderen auseinander brechen so würden alle teile mit ihren translatorischen Impuls wegfliegen.
Nur die Zentripetalkraft lasst so etwas wie einen Drehimpuls überhaupt zustande kommen.

Der Hammerwerfer ist das Beste beispiel. während der Hammer zur drehachse des Hammerwerfers nur einen Drehimpuls besitzt während des drehens hat er beim loslassen einen translatorischen Impuls und einen rotatorischen Impuls um seinen Schwerpunkt. der Drehimpuls hat sich also aufgesplittet. Warum hat der Hammer überhaupt noch Drehimpuls. Wenn sich der Hammer komplett in dm masseteilchen aufsplitten würde. Würden alle translatorisch wegfliegen und der eigen drehimpuls -> 0.

das hab ich gemeint das der drehimpuls nichts anderes ist als ein translatorischer Impuls den die Zentripetalkraft an einem fixen Punkt im Raum bindet. Nur solange diese Kraft wirkt kann der translatorische Impuls gebunden werden und es existiert Drehimpuls. Deswegen glaub ich das man die zwei Impulsarten gemeinsam betrachten muß.

Die Zentrifugalkraft ist eine Scheinkraft die aufgrund dieser Tatsache von dem rotierenden Beobachter zu einem fixen Drehpunkt wahrgenommen wird. ist aber der Körper mechanisch mit diesen Drehpunkt verbunden, so ist diese Kraft keine Scheinkraft mehr sondern wird aufgrund der Massenträgheit den Drehpunkt mitbeschleunigen, sie wird zur tatsächlich wirkenden Trägheitskraft.

Beweg ich mich in einer rotierenden Trommel mit der Geschwindigkeit v.
So könnte ich mir vorstellen das eine geheimnisvolle Kraft mich vom Zentrum wegbeschleunigt. Eine Kraft die ich nicht spüre, weil sie im jeden dm Massenelement angreift und jedes dm gleich beschleunigt, somit mich nicht drückt oder auseinanderzieht, wie beim freien Fall, eine sogenannte Trägheitskraft. spätestens wenn ich auf die Trommel pralle. wirkt diese Kraft tatsächlich, die Zentrifugalkraft, die mich gegen die Trommel drückt, resultierend aus meiner eigenen Trägheitskraft, dem Widerstand gegen beschleunigen. Diese Kraft bekommt auch die Trommel zu spären, wenn sie dieser Kraft nichts entgegenzusetzen hat wird auch sie in meine Richtung mit beschleunigt.


mayap hat Folgendes geschrieben:

VeryApe hat Folgendes geschrieben:

wenn ich ein abgeschlossenes System betrachte und masse 1 erhält einen impuls und masse 2 erhält klarerweise einen gegen impuls aus actio gleich reactio so erhalte ich wenn ich beide Massen verbinde. den Impuls von 0.

Was meinst du mit verbinden? Diese addieren? Das ist dann konstruktionsbedingt, also einfach nach Voraussetzung gegeben.

mit verbinden meine ich das die 2 massen technisch miteinander verknüpft sind . sprich schrauben. und überhaupt keinen resultierenden Impuls erhalten

mayap hat Folgendes geschrieben:

VeryApe hat Folgendes geschrieben:

Impulserhaltung. wenn die beiden massen getrennt bleiben haben beide einen entgegengesetzen Impuls. Wohlgemerkt das ist translatorisch
Was euer abstossen von der Umgebung entspricht.


Wessen "euer" Abstoßen von der Umgebung? Dort gilt noch immer Impulse sind entgegengerichtet und vom Betrag gleich und die Summe ist damit null. Also das macht keinen Unterschied zum vorherigen.


hier mein ich das die Massen nicht miteinander verschraubt sind.
Somit haben beide Massen einen resultierenden Impuls. Die 2 Massen als System betrachtet haben wieder den Gesamtimpuls von 0.
die einzelnen Massen besitzen aber entgegengesetzte Impulse.
Was dem Abstossen von der Umgebung entspricht..sprich Rakete die Gase abströmt.

Würden die Gase in einem Auffangbehälter landen der mit der Rakete verschraubt ist. würde die Rakete sich nicht wegbewegen siehe ersteres.

mayap hat Folgendes geschrieben:

Zitat:
Mann kann jede Drehbewegung um einen fixen Punkt in eine tranlatorische Bewegung und in eine rotatorische Bewegung um den Schwerpunkt transformieren. Man kann also den Drehimpuls um einen fixen Punkt in einen Drehimpuls und in einen translatorischen Impuls aufspalten. genauso wie man die Rotationsenergie um einen fixen Punkt in eine Rotationsenergie und in eine Kinetische Energie aufspalten kann.


Leider nicht. Drehimpuls und Impuls sind unterschiedliche Eigenschaften. Man kann zwar die Rotation eines Körpers zu einer Translation ändern, aber nur mit dem Preis, dass auch ein anderer Körper den umgekehrten Fall durchmacht.



Kann sein das ich einiges mit Drehimpuls und Drehmoment falsch verstehe, aber für mich gibts da sowieso einige ungereimtheiten genau in diesem Fall, die ich jetzt mal in einem anderen Thread Drehmoment , Drehimpuls aufschreiben werde. vielleicht kann mir das einer mal beantworten.


Zuletzt bearbeitet von VeryApe am 30. Dez 2009 10:30, insgesamt einmal bearbeitet
werner100



Anmeldungsdatum: 20.12.2009
Beiträge: 141

Beitrag werner100 Verfasst am: 30. Dez 2009 10:15    Titel: Antworten mit Zitat

@VeryApe

Deinen Vergleich von Drehimpuls und Linearimpuls kann ich noch nicht
ganz verstehen aber die Idee, dass die abgestrahlte Masse einer Rakete
in einem angeschlossenen Fangbehälter zum Abbruch der Schubkraft
führt, ist schon mal richtig.
Stell Dir einfach vor, am Ausgang der Rakete wäre eine Kammer angebracht,
in welcher die Gase reflektiert werden.
Dann würde nach den Gesetzen der Kraftübertragung (Aktio=Reaktio)
eine Gegenkraft am Gehäuse und damit an der ganzen Rakete auftreten.

Die können wir natürlich nicht gebrauchen.

Was wäre aber, wenn in dieser Kammer bereits ein Massenkörper vor-
handen wäre, der in Längsrichtung ständig hin und her schwingt?
Er würde ständig Kräfte auf die Kammerwände übertragen, die sich im
Mittel aufheben (Impulserhaltung)

Kommt nun die abgestossene Masse der Rakete (vereinfachter Weise
in Form kleiner Kügelchen) durch eine Öffnung stets in dem Moment in
die Kammer, wo dem K. die dortige Masse entgegenschwingt, dann erreicht
das Kügelchen die Kammerwände nicht, sie werden ja von der dortigen
Sperrimpulsmasse abgeschirmt.
Wegen des Massenunterschieds z.B. (3 /1), reflektiert das Kügelchen von
der Sperrmasse (in der Sperrkammer) und fliegt in den Raketenkörper
zurück, wo es erneut einen Stoss in Fahrtrichtung überträgt und wieder
in die Sperrkammer zurückfliegt.usw

Nun gibt aber die SperrKugel (der Sperrkammer) bei der
Stossübertra-gung an das Kügelchen einen Teil der eigenen kinetischen Energie ab,
die das Kügelchen beim Zurückfliegen mitnimmt.
Dieser Energiebetrag fehlt nun der Sperrkugel, um in der Sperrkammer
die dortige Impulserhaltung zu erfüllen.
Darum muss nach der Stossübertragung (in der Sperrkammer) dort die
Schwingungsenergie der Sperrkugel aufgefrischt werden.

Der damit verbundene Stoss auf das Gehäuse und der folgende
Wende-stoss auf die gelochte Trennwand ergeben aber mit dem Wendestoss der
Rückwand wieder die gewünchste Impulserhaltung in der Sperrkammer.

Die zusätzliche Beschleunnigung am Kügelchen kann auch als transferierte Impulsergänzung
der Sperrkammer betrachtet werden.

Im ganzen stellt ein solcher TRIPULSER also eine Rakete mit aktiver
Impulssperre bzw mit aktivem Impulsreflektor dar.

Wie im Kanonenboot-Experiment, s.o., wird demnach die Treibmasse der
Kügelchen immer wieder neu verwendet, ohne einen Gegenstoss auf
den Schwerpunkt des Gesamtsystems des Fahrzeugs übertragen zu können.
Der Gegenstoss wird einfach vom Reflektor der Sperrkammer in der
Sperrkammer symmetriert und nicht am Schwerpunkt des Gesamtsystems - das ist der Trick.

Wenn es nur einfach wäre - wüsste es schon jeder.

MfG
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien

Beitrag schnudl Verfasst am: 30. Dez 2009 10:56    Titel: Antworten mit Zitat

Lieber Werner,
danke dass du dich einmal herabgelassen hast uns deine Ideen zu präsentieren, ohne in unverständliches Gefasel abzugleiten.

1)
Zitat:
Stell Dir einfach vor, am Ausgang der Rakete wäre eine Kammer angebracht, in welcher die Gase reflektiert werden. Dann würde nach den Gesetzen der Kraftübertragung (Aktio=Reaktio)
eine Gegenkraft am Gehäuse und damit an der ganzen Rakete auftreten.


stimmt

2)
Zitat:
Kommt nun die abgestossene Masse der Rakete (vereinfachter Weise
in Form kleiner Kügelchen) durch eine Öffnung stets in dem Moment in
die Kammer, wo dem K. die dortige Masse entgegenschwingt, dann erreicht
das Kügelchen die Kammerwände nicht, sie werden ja von der dortigen
Sperrimpulsmasse abgeschirmt.


und wo ist da der Unterschid zu vorher? Das Treibstoffkügelchen weiss ja nicht, dass es einmal an eine Auffangkammer bzw. ein Gehäuse gerät, und das andere mal an die Sperrimpulsmasse des Schwingers, welcher letztlich auch ein Bestandteil der ganzen Anordnung ist. Es wird in beiden Fällen einen Impuls abgeben, was wieder zum Fall 1) führt.

Ich kann dir VERSICHERN (soweit ich dich richtig verstanden habe), dass das nicht funktionieren wird, solange man auf die klassische Mechanik vertraut. Es findet sich sicher jemand mit mehr Zeit, der dir das anhand deines Modells auch im Detail nachrechnet. Wenn du allerdings meinst, die klassische Mechanik sei sowieso falsch, dann solltest du uns eine Alternative präsentieren, wo dies möglich ist, und die auch alle experimentellen Fakten der letzten Jahrhunderte richtig wiedergibt.

Thumbs up!

_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe)
VeryApe



Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3247

Beitrag VeryApe Verfasst am: 30. Dez 2009 11:10    Titel: Antworten mit Zitat

werner hat Folgendes geschrieben:

Deinen Vergleich von Drehimpuls und Linearimpuls kann ich noch nicht ganz verstehen


Betrachte doch mal folgende Skizze. Ich stelle mir eine Form vor aus dm Massestücken, sagen wir meinetwegen Atome. aber eigentlich noch viel kleiner. Diese Atome markiere ich mit einem senkrechten Strich.
Nun verpasse ich jedem Atom eine Geschwindigkeit gemäss v=omega * r
und lasse es translatorisch auf einer Kreisbahn fliegen sprich ohne Eigendrehung. Also "REIN TRANSLATORISCH".

die Drehung geht über 90 Grad.
Nach 90 Grad haben die Atome die selbe ausrichtung der Strich ist wieder senkrecht.
"Aber die Form hat sich als ganzes verändert."

Das resultiert aber nur aus den unterschiedlichen Geschwindigkeiten gemäss v=omega * r der Atome. nicht aber aufgrund ihrer Eigendrehung. sie haben sich ja nicht gedreht, sondern nur translatorisch auf einer Kreisbahn bewegt.

Somit kann man jede Drehung eigentlich betrachten als rein translatorisch. wir erkennen nur den Trugschluss die Form und meinen auch die Atome haben sich gedreht.

Das war ne rein hypothetische Annahme.

Wir können aber dieses Schaubild auch in noch kleiner dm Masse stücke zerlegen sodass die Striche auch noch aus Kugeln bestehen. Das resultat wäre dann das die Striche auch nicht mehr senkrecht stehen sondern waagrecht. Somit drehen sie sich auch. Somit haben die atome auch eine Eigendrehung.

Aber das lässt sich auch erklären das es noch kleiner Massestücke dm gibt die sich nur translatorisch bewegt haben aber ohne Eigendrehung.

Im Prinzip berechnen wir das auch so. Wir nehmen die kleinensten Massestücke her die Massepunkte. und behaupten diese bewegen sich translatorisch keiner hat sich je Gedanken gemacht ob sich nicht der Massepunkt auch mit einer Eigendrehung dreht, wozu auch er ist dimensionslos.

Es zeigt sich also das jede Rotation eigentlich translatorisch mit genügend kleinen dm Massestücken erklärt werden kann.



Kreisbewegung.jpg
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mayap



Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301

Beitrag mayap Verfasst am: 30. Dez 2009 11:28    Titel: Antworten mit Zitat

VeryApe hat Folgendes geschrieben:

Der Drehimpuls ist nichts anders als der translatorische impuls eines masseteilchens dm multipliziert mit dem Radius. aber warum mit dem Radius, weil eine Zentripetalkraft wirkt.
Würde der Körper von einem Moment auf den anderen auseinander brechen so würden alle teile mit ihren translatorischen Impuls wegfliegen.
Nur die Zentripetalkraft lasst so etwas wie einen Drehimpuls überhaupt zustande kommen.

Der Hammerwerfer ist das Beste beispiel. während der Hammer zur drehachse des Hammerwerfers nur einen Drehimpuls besitzt während des drehens hat er beim loslassen einen translatorischen Impuls und einen rotatorischen Impuls um seinen Schwerpunkt. der Drehimpuls hat sich also aufgesplittet. Warum hat der Hammer überhaupt noch Drehimpuls. Wenn sich der Hammer komplett in dm masseteilchen aufsplitten würde. Würden alle translatorisch wegfliegen und der eigen drehimpuls -> 0.

das hab ich gemeint das der drehimpuls nichts anderes ist als ein translatorischer Impuls den die Zentripetalkraft an einem fixen Punkt im Raum bindet. Nur solange diese Kraft wirkt kann der translatorische Impuls gebunden werden und es existiert Drehimpuls. Deswegen glaub ich das man die zwei Impulsarten gemeinsam betrachten muß.



Eine recht schöne Erklärung dazu ist hier zu finden. Der Drehimpuls des Hammers ist noch immer der gleiche, wenn er losgelassen wird!
http://www.mathematik.tu-darmstadt.de/~bruhn/BCONTRAN.HTM

Man vergisst dabei leicht, dass das ganze ein dynamisches System ist, und wenn sich etwas dreht, immer noch eine Menge Kräfte wirken. Im allgemeinen Kräfte, die das ganze zusammenhalten. (Hammerwerfen ist nicht gerade leicht und wenn du so ein Ding mal schleuderst, merkst du, wie viel Kraft du aufwenden must, um den im Kreis zu halten.

Nimmst du zum Beispiel eine Scheibe, die sich dreht und dann auseinanderfliegt, ist der Impuls nicht konstant. Er wird ständig geändert. Dabei ist die Summe aus Impuls und Drehimpuls nicht erhalten. Der Impuls ist auch nicht erhalten. Nur der Drehimpuls alleine. (Naja, bei der Scheibe ist der Impuls genau Null, da sich gegenüberliegende Punkte der Scheibe wieder wegheben. Anders beim Hammerwerfer.)

Eine bereits drehende Scheibe zum auseinanderbrechen zu bringen funktioniert leider auch nicht ohne Änderung der Kräfte. Diese bringen per Definition Impuls/Drehimpuls dazu oder nehmen weg. Das heisst ohne Betrachtung weiterer Komponenten.

VeryApe hat Folgendes geschrieben:

Die Zentrifugalkraft ist eine Scheinkraft die aufgrund dieser Tatsache von dem rotierenden Beobachter zu einem fixen Drehpunkt wahrgenommen wird. ist aber der Körper mechanisch mit diesen Drehpunkt verbunden, so ist diese Kraft keine Scheinkraft mehr sondern wird aufgrund der Massenträgheit den Drehpunkt mitbeschleunigen, sie wird zur tatsächlich wirkenden Trägheitskraft.


Eine Scheinkraft ist einfach nur eine Trägheitskraft. Die Kraft des Zusammenhalts der Masse wirkt entgegen der Zentrifugalkraft. Die Zentrifugalkraft ist noch immer eine Scheinkraft, die gerade dadurch "entsteht", dass ein Körper bewegt wird. Auch ist die Zentrifugalkraft nur vorhanden, wenn man sich im rotierenden System befinden (und selbst Drehimpuls Null hat).

Bei der Beschreibung der Zentrifugalkraft muss man sehr vorsichtig sein und sich einmal entscheiden, ob man das ganze als mitrotierter Beobachter beschreibt oder als aussenstehender.

Als aussenstehender: es gibt keine Zentrifugalkraft, alles, was sich dreht, wird von "inneren Kräften" (z.B. Materialzusammenhalt) auf der Kreisbahn gehalten. Diese sind echte Kräfte. Man erkennt auch keine Kraft, die nach aussen zieht. Alles, was "losgelassen" wird, bewegt sich tangential, nicht senkrecht zum Mittelpunkt. Würe man fordern, dass dort eine radiale Fliehkraft herrscht, müssten objekte radial wegfliegen.

Als mitdrehender: Die Rotation scheint die "natürliche" Bewegung zu sein. Sie ist es aber nicht. Es scheint, als ob eine Kraft radial nach aussen wirkt, dies ist allerdings nur die Trägheit, die tangential zur Kreisbahn wirkt.

Das ist schwer zu erklären, gerade dadurch dass ich auch noch so meine Probleme damit habe, ich hoffe aber, es hilft ein wenig. Aber was wichtig ist, dass man ganz klar bestimmen muss, ob man sich als mitdrehender oder Aussenstehender sieht. Die Transformation dazwischen lässt Kräfte "entstehen".

Du beschreibst eine Mischung der beiden Systeme (einmal Drehung, einmal Zentrifugalkraft). Welche beobachtungsweise soll es denn sein?


VeryApe hat Folgendes geschrieben:

Beweg ich mich in einer rotierenden Trommel mit der Geschwindigkeit v.
So könnte ich mir vorstellen das eine geheimnisvolle Kraft mich vom Zentrum wegbeschleunigt. Eine Kraft die ich nicht spüre, weil sie im jeden dm Massenelement angreift und jedes dm gleich beschleunigt, somit mich nicht drückt oder auseinanderzieht, wie beim freien Fall, eine sogenannte Trägheitskraft. spätestens wenn ich auf die Trommel pralle. wirkt diese Kraft tatsächlich, die Zentrifugalkraft, die mich gegen die Trommel drückt, resultierend aus meiner eigenen Trägheitskraft, dem Widerstand gegen beschleunigen. Diese Kraft bekommt auch die Trommel zu spären, wenn sie dieser Kraft nichts entgegenzusetzen hat wird auch sie in meine Richtung mit beschleunigt.


Du wirst auch spüren, dass dich (vom rotierenden System aus betrachtet) eine Kraft wegdrückt. Kennt man ja aus jedem Karussell smile Da mischst du, glaube ich, wieder zwei Betrachtungsweisen. Verstehe nicht so ganz, worauf du damit hinaus willst smile Aber die Trommel erfährt eine Kraft, wie gesagt, die im rotierenden Bezugssystem durchaus "reale" Zentrifugalkraft.

Scheinkraft heisst diese nur, weil sie scheint, eine eigene Ursache zu haben. Das Wort ist da recht unpassend gewählt und kann irreführend sein. Es heisst nicht, dass es nur so scheint als würde eine Kraft wirken. Es heisst, dass es so scheint, als wäre es eine eigenständige Kraft. Man kann sich das so vorstellen: Aliens auf einem Planeten glauben, die Gravitationskraft auf ihrem Planeten ist niedrigerals sie berechnet haben. Sie schließen daraus also, dass eine Kraft in den Himmel zeigt. Eine Naturgesetz. Dann entdecken sie aber die Zentrifugalkraft und nennen sie Scheinkraft, weil es nur den Anschein hat, dass sie eine Eigenständige Kraft ist.



VeryApe hat Folgendes geschrieben:


hier mein ich das die Massen nicht miteinander verschraubt sind.
Somit haben beide Massen einen resultierenden Impuls. Die 2 Massen als System betrachtet haben wieder den Gesamtimpuls von 0.
die einzelnen Massen besitzen aber entgegengesetzte Impulse.
Was dem Abstossen von der Umgebung entspricht..sprich Rakete die Gase abströmt.

Was meinst du da mit resultierend? Der Impuls den sie haben resultiert nicht von irgendwas, den hast du so definiert smile

VeryApe hat Folgendes geschrieben:

Würden die Gase in einem Auffangbehälter landen der mit der Rakete verschraubt ist. würde die Rakete sich nicht wegbewegen siehe ersteres.


Jo, man würde die halt hin und herschieben smile

mayap hat Folgendes geschrieben:

Kann sein das ich einiges mit Drehimpuls und Drehmoment falsch verstehe, aber für mich gibts da sowieso einige ungereimtheiten genau in diesem Fall, die ich jetzt mal in einem anderen Thread Drehmoment , Drehimpuls aufschreiben werde. vielleicht kann mir das einer mal beantworten.

Das schwierigste ist eigentlich noch, dass die Physikalischen Definitionen nicht immer die sind, die man sich offensichtlich aus der Beobachtung denken würde.
Ich schau mal in den anderen Thread, vielleicht können wir uns ja irgendwie einigen smile
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien

Beitrag schnudl Verfasst am: 30. Dez 2009 11:43    Titel: Antworten mit Zitat

Vorsicht: Ein Teilchen, welches zuerst eine Rotation durchmacht und aus irgendeinem Grund plötzlich tangential aus der Kreisbahn wegfliegt, hat trotzdem noch einen Drehimpuls - auch wenn es sich geradlinig bewegt und keiner Zwangskraft mehr unterliegt! (natürlich ist es wichtig, den Bezugspunkt für den Drehimpuls nicht zu ändern). Der Drehimpuls wird nicht in translatorischen Impuls umgewandelt sondern bleibt natürlich separat erhalten.
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe)
mayap



Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301

Beitrag mayap Verfasst am: 30. Dez 2009 12:29    Titel: Antworten mit Zitat

werner100 hat Folgendes geschrieben:

Wie im Kanonenboot-Experiment, s.o., wird demnach die Treibmasse der
Kügelchen immer wieder neu verwendet, ohne einen Gegenstoss auf
den Schwerpunkt des Gesamtsystems des Fahrzeugs übertragen zu können.
Der Gegenstoss wird einfach vom Reflektor der Sperrkammer in der
Sperrkammer symmetriert und nicht am Schwerpunkt des Gesamtsystems - das ist der Trick.



Der "Reflektor" ist auch Teil des Raumschiffes? oder stößt er irgendwann an die Wand des Raumschiffes?

Der große Unterschied ist, dass beim Kanonenboot von aussen immer wieder Energie hinzugefügt wird. Bei der Rakete prinzipiell dadurch möglich, dass man Masse von der Erde auf die Rakete selbst schießt.

Beim Kanonenboot bleigt der Gesamtimpuls noch immer erhalten und der Schwerpunkt von Erde und Boot ist in Ruhe. Genauso, als würde man innerhalb der Rakete alleine schiessen. Dabei solltest du beachten, dass die Erde einen Rückstoß erhält. (Experimente von Stößen von Elektronen an Kernen haben das gezeigt, wobei die Masse der Kerne bereits wesentlich höher ist.) Nur weil die Erde viel schwerer ist, heisst das nicht, dass man den Rückstoß vernachlässigen kann. Die resultierende Geschwindigkeit ist dabei nur wesentlich geringer. Somit auch die Bewegung des Schwerpunktes.

Überlege mal, was das Abschießen der Kugel auf der Erde bewirkt. Aktio = Reaktio wirkt auch da. Ich denke da liegt das Problem.

In der Tat ist ein plastischer Stoß wie du ihn im Kanonenboot beschreibst noch der ineffizientere Weg. Nimmt man mehrere leichte Massen, so dass diese abprallen, wird ein noch höherer Impuls übertragen und die angelagerte Masse muss nicht noch mitbewegt werden.

Durch ein Experiment mit 2 Booten kann man sich das klarmachen. Sind diese gleich schwer, bewegen sie sich gleich schnell voneinander weg, der Schwerpunkt ist allerdings noch in Ruhe. Das Problem ist, dass dies nur bis zu einer bestimmten Reichweite praktikabel ist. (Und der Rückweg dabei schlecht zu vollführen ist).

Das, was du suchst, ist eine Rakete, deren Vorder- und Rückseiten sich immer weiter voneinander entfernen, so dass bei ruhendem Schwerpunkt die Spitze immer weiter weg bewegt wird. Funktioniert leider nur begrenzt, die Rakete kann ja schlecht doppelt so lang wie die Flugstrecke sein, wäre etwas unpraktisch smile

Wahlweise eben die Variante, dass von der Erde ständig Geschosse auf die Rakete auftreffen. Diese müssen allerdings erst mal treffen und auch noch schneller sein, als die Rakete (um sie einzuholen).

Eine andere Idee, wie du das vielleicht meinen könntest:

Man nehme eine große und eine kleine Kugel in ein Raumschiff. Die große wird initial angestoßen und stößt auf die kleine. Dadurch wird die große gebremst, die kleine bewegt sich sehr schnell und stößt an die Wand. Die Bahn der kleinen soll so verlaufen, dass sie die Große nicht trifft (für einen genügend langen Zeitraum). Die von der kleinen Kugel getroffene Rakete bewegt sich dadurch schneller nach vorne?
Dafür muss das Verhältnis der Massen ca. dem Verhältnis der Raketenlänge zum Zielabstand haben. Im Idealfall ist der Mars 56millionen km entfernt. Mal eine große Abschätzung:
Nehmen wir eine 100m lange Rakete, muss das massenverhältnis von großer Kugel zu Rakete ca. 560 millionen sein. ist die Rakete nur 1 tonne schwer, muss man eine 560 millionen Tonnen schwere Kugel mitführen. Das wäre eine Betonkugel mit 15 km Radius. Diese müsste aber initial so beschleunigt werden, dass sie eine Geschwindigkeit hat, die der Bewegungsgeschwindigkeit der Rakete gleichkommt. (und muss irgendwie in eine 100m lange Rakete passen)
werner100



Anmeldungsdatum: 20.12.2009
Beiträge: 141

Beitrag werner100 Verfasst am: 30. Dez 2009 13:09    Titel: Antworten mit Zitat

@VeryApe

Ein Körper, der sich auf einer Kreisbahn bewegt, auch wenn der Körper
endlich klein ist, dreht immer.

A) Entweder relativ zum Hintergrund oder
B) Relativ zum Radiusstrahl - also der gedachten Linie zwischen Satellit
und Kreismittelpunkt.

MfG
Werner
mayap



Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301

Beitrag mayap Verfasst am: 30. Dez 2009 13:24    Titel: Antworten mit Zitat

...wenn man keine Änderung am Bewegungszustand zulässt, indem man den Drehimpuls auf einen anderen Körper überträgt.


@werner:
na, die Traumblase bereits geplatzt?
werner100



Anmeldungsdatum: 20.12.2009
Beiträge: 141

Beitrag werner100 Verfasst am: 30. Dez 2009 13:25    Titel: Antworten mit Zitat

@mayap

Der Reflektor - Du meinst die Reflektormasse - sie stösst ständig gegen
die Wände des Raumschiffes, weil sie doch von irgendwoher zur Über-
windung der Reibung in Gang gehalten werden muss und auch deshalb,
weil eine Kraftkausalität zur Erhaltung des Reflektormassen-Impulses
vorhanden sein muss.
Im Augenblick des Sperrstosses muss man aber die Träge Masse des
Reflektors ansetzen und die ist völlig aus der übrigen Kraftbindung zum
Gestell oder Fahrzeug gelöst, auch wenn gleichzeitig eine Antriebsverbindung
zur Auffrischung bestehen würde.
Der Anfänger sollte es sich aber nicht unnötig schwer machen und einfach
davon ausgehen, dass die Reflektormasse im Augenblick des Sperrstosses
gerade in einer Freiflugphase schwingt.
werner100



Anmeldungsdatum: 20.12.2009
Beiträge: 141

Beitrag werner100 Verfasst am: 30. Dez 2009 13:55    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo-

Mir ist klar, dass wir alle hier an einem schwierigen Punkt angelangt sind,
der mit gewissen Anschaulichkeits-Problemen verbunden ist.

Man braucht ja nur daran zu erinnern, wie viele Stundenten nicht mal
das Raketen-Prinzip richtig verstehen - obwohl sie mit dem
Impulssatz schon öfter gerechnet haben.

Eine sichere Methode zum Verständnis besteht darin, mit dem Aktio=
Reaktio den TRIPULSER-Prozess Stück für Stück zu analysieren.

Zum Gegenstoss kann ich vielleicht noch etwas erhellendes ergänzen.

In einem passiven, geschlossenen Kasten würde eine innere Kugel
an der Stirn-Seite A abgestossen im Freiflug an der Schmalseite B
einen elastischen Wende -oder Doppel-Impuls abgeben

An der Reflektormasse des Tripulsers wird dieser Gegenstoss auch ein-treten,
spätestens bei der Auffrischung der Schwingung.
ABER:
Es wird nur ein halber Wendeimpuls sein und die erhöhte Geschwindigkeit
der kleineren Treibmasse wird diesen "Rückschlag" bei der Rückkehr in
die Treibstrecke (des Raketenteils) in Form eines gleich grossen Antriebs-
Impulses wieder ausgleichen.

Die Schwierigkeit für "Studierte" liegt darin, dass sie i.d.R. die Impuls-
erhaltung mehr Energiebezogen verstehen und weniger als technisch
bedingte Symmertrierung von Kräften bzw Impulsen.
Das ist ja auch der Grund, warum die duale Impulserhaltung nicht ausser
Kraft gesetzt wird, sondern sich nur zur Tertiären Impulserhaltung
mit Schubenergieanteil erweitert oder erweitern lässt...

werner100


Zuletzt bearbeitet von werner100 am 30. Dez 2009 17:26, insgesamt einmal bearbeitet
mayap



Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301

Beitrag mayap Verfasst am: 30. Dez 2009 14:01    Titel: Antworten mit Zitat

Hatte das falsche Wort verwendet, meinte die Sperrmasse. Diese ist aber auch nicht mit dem Raumschiff verbunden?
Das heisst es ist keine Zwischenwand vorhanden?

Wo soll denn da eigentlich Reibung im Spiel sein? wäre schon schlau, im "Antrieb" dann für möglichst wenig Luft zu sorgen, indem man mal kurz die Tür aufmacht...

Eine Kraftkausalität (doppeltgemoppeltes Wort, dei Kraft ist ja der Kasualitätsursprung) liegt sowieso immer vor. Der Reflektormassenimpuls soll doch gar nicht erhalten sein. Er dreht sich in doch jeder Periode zwei mal um, einmal stößt die Reflektormasse gegen die Vorderwand, dann gegen die Rückwand. Ist ja scheinbar Sinn der sache? Dass der Reflektormassenimpuls selbst gerade nicht erhalten ist.

Und die Sperrmasse stößt niemals an die Wand und ist auch nicht fest?
mayap



Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301

Beitrag mayap Verfasst am: 30. Dez 2009 14:20    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Man braucht ja nur daran zu erinnern, wie viele Stundenten nicht mal
das Raketen-Prinzip richtig verstehen - obwohl sie mit dem
Impulssatz schon öfter gerechnet haben.


Du meinst Ex studenten. Wer so wenig verstanden hat, dass er diesen nicht mal versteht, ist nach spätestens 6 Monaten Physikstudent gewesen.

Zitat:

Die Schwierigkeit für "Studierte" liegt darin, dass sie i.d.R. die Impuls-
erhaltung mehr Energiebezogen verstehen und weniger als technisch
bedingte Symmertrierung von Kräften.


Vorsicht!! Die Impulserhaltung hat NICHTS mit Energie zu tun! Wenn das irgendein angeblich studierter jemals so sagt, dann kannst du dir ziemlich sicher sein, dass er niemals eine Chance haben wird, sein Studium zu beenden. Das ist so ziemlich das schlimmste, was man tun kann! Sie hat mit der Leuchtkraft der Sonne oder der geschwindigkeit meines Modems genausoviel zu tun wie mit der Energie! Da gibt es nichts mehr dahin bezogen zu sehen. Es ist eine komplettt getrennte Sache! Es hat auch nichts mit Kräften zu tun. Kommen Kräfte ins Spiel gelten die Voraussetzungen für den Impulserhaltungssatz nicht mehr. Eine andere Formulierung des Impulserhaltungssatzes ist, dass der Impuls erhalten ist, solange keine Kräfte angreifen. Da kommt dann F = d/dt p ins Spiel und man fügt explizit von aussen Impuls hinzu oder nimmt weg! Auch muss eine technische Realisierung von so etwas keine Symmetrie aufweisen.

Wo ist der unterschied zwischen einem aktiv und passiv geschlossenen Kasten? Oder ist der Kasten einfach geschlossen?

Ist die Schmalseite die Seite, die der Vorderseite gegenüber steht?
Wenn es die Rückseite ist, gibt sie exakt den Impulsbetrag ab, den sie auch an die Stirnseite abgibt (nur Vorzeichen ist gewechselt)

Was ist die Auffrischung der Schwingung? Wodurch kommt sie Zustande? Wieso muss diese überhaupt aufgefrischt werden?

Der Wendeimpils ist der Impuls, der von der Reflektormasse übergeben wird?

Treibmasse ist die Reflektormasse, oder eine weitere? Die erhöhte Geschwindigkeit in Kombination mit kleinerer Masse führt allerdings zu einem gleich Großen Impuls.

Mach doch einfach mal eine Skizze und benenne die einzelnen Teile. Wäre vielleicht ein guter Ausgangspunkt?
werner100



Anmeldungsdatum: 20.12.2009
Beiträge: 141

Beitrag werner100 Verfasst am: 30. Dez 2009 17:13    Titel: Antworten mit Zitat

@mayap

Es sind inzwischen schon wieder soviel Fragen aufgelaufen, auf die ich
erstmal so schnell nicht eingehen kann - eine Zeichnung wollte ich schon
lange einblenden -habe aber keine Ahnung, wie ich das über den Scanner
schicken muss.
Bin nämlich kein Internet-Benutzer - ausser als Suchmaschine und Text.

Angenommen eine Zeichnung liegt bei mir im Speicher, was für Tippfelder
muss ich hier bedienen, damit die Zeichnung rüberkommt?

Bei mayap gefällt mir eine bestimnmte Passage in seiner Systemdefinition
überhaupt nicht, weiss aber nicht, ob ein Missverständnis vorliegt.
Das muss ich mir auch noch mal in Ruhe ansehen.

Die Streitigkeit zwischen Energie -und Impulserhaltung müssen wir auch
noch klären.
Meistens betrifft das nur eine bestimmte Energieform bzw den unelastischen Stoss.
Auch hier stehen unelastischer Stoss und Dämpfungsfunktion auf der Liste
der Missverständnisse.

Du scheinst ja aus einer besonders stringenten UNI zu kommen.
Die Personalabteilungen einiger Firmen sagen da etwas anderes.
Darauf komme ich auch noch zurück.

Die Reibung führe ich immer ein, wenn sie mir relevant erscheint,
um einen Vorgang besser zu erklären.
Ansonsten lege ich stets den reibungsfreien Fall zu Grunde.
Bei einem naheliegender Weise langgezogenen Kasten meine ich immer
Vorder -und Rückseite als Stossflächen der inneren Körper - und auch
als Bezugsflächen von zugeführter Energie aus seperaten mitgeführten
Energiespeichern.

Die Sperrkammer enthält natürlich die TrennWand mit Loch als Durchlass
für die Treibmasse und als Beschleunigungsfläche für den
Sperrkörper, dessen Schwingungszustand an Rückwand und Trennwand
ständig nachbeschleunigt werden muss.
Im ganzen also ein Kasten mit gelochter Trennwand im hinteren Drittel.

Sperrkörper und Reflektor bezeichnen das gleiche.
Er wird, wie bereits öfter gesagt, durch den Aufprall der kleineren Treibmasse elastisch bedämpft, weil die Treibmasse mit höherer
Geschwindigkeit zurückfliegt, als sie gekommen ist.
Dadurch wird die Schwingung des Sperrkörpers doch langsamer und muss
durch Zufuhr von Arbeit bescheunigt werden, z.B. an der Pendelstange.

Dadurch entsteht ein Stoss entgegen der gewünschten Antriebsrichtung,
der zunächst schädlich ist, aber den Vorteil hat, dass er mit der rückkehrenden Treibmasse verspätet als zusätzlicher Antriebsimpuls im
Raketenteil für den Ausgleich des Gegenstosses sorgt.


In der Praxis wird man versuchen, die inneren Körper als Stangenpendel
zu führen, muss dann aber bedenken, dass der (grosse) Sperrkörper
langsamer schwingt ,damit er phasengleich mit der schnelleren
Schwingung der Treibmasse, aber auf längerem Weg, liegen kann.
Das Impulsprodukt der Sperrmasse verlangt dann einen höheren Massen-
faktor.
mayap



Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301

Beitrag mayap Verfasst am: 30. Dez 2009 17:51    Titel: Antworten mit Zitat

Zum Bild:
Hier im Forum gibt es zum glück eine recht einfache Möglichkeit:
Wenn du auf Antworten klickst, kommt ja der Editor, wo du deine Antwort formulieren kannst. Knapp dadrunter ist ein Bereich "Attachment" (=Anhang) hinzufügen.
Den Knopf "Choose..." klicken, damit öffnet sich ein Fenster, wo du eine bestimmte Datei auf deinem PC auswählen kannst. Dazu kannst du dann noch einen Kommentar hinzufügen. Wichtig ist, dass du den Knopf "Attachment hinzufügen" klickst, bevor du deinen Beitrag absendest.

Sollten die Stöße nicht per vorangegangener Definition alle elastisch sein?

Meine Uni ist da nicht wirklich strikt, aber wenn man die Grundlagen nicht versteht, kommt man halt einfach nicht weit. Nach langer Zeit gibt es natürlich genügend leute, die einfach alles vergessen haben, was sie in ihrem Studium gelernt haben. Auch sollte man zwischen Ingenieurswissenschaftlichen Studiengängen und Unistudiengängen unterscheiden, da die Ingenieure oft nur die verkürzte Version präsentiert bekommen, die nicht ganz konsistent sind.

Wo passiert da denn Reibung? Kann man ja nicht einfach einführen wenn man will, entweder es gibt sie da an der Stelle, oder nicht smile

"elastisch bedämpft" elastisch sagt, dass es keine Dämpfng gibt. Soll das einfach heissen, dass ein Stoß ausgeführt wird? Auch hier sei nochmal erinnert: Impuls ist nicht Geschwindigkeit!

Im Weltall (Schwerelosigkeit) gibt es kein Pendel. Ein angestoßener Pendelkörper bewegt sich da einfach im Kreis, da die rücktreibende Gravitationskraft fehlt. War einer der frühesten Versuche, die im Weltall durchgeführt wurden, um die Theorie mit der Gravitation zu bestätigen bzw. messen, wie hoch die Gravitation in bestimmten Höhen ist.
Falls du eine Pendelähnliche Aufhängung meinst, die durch die Kugeln "betätigt" wird, wäre eine genauere Beschreibung hilfreich.
werner100



Anmeldungsdatum: 20.12.2009
Beiträge: 141

Beitrag werner100 Verfasst am: 30. Dez 2009 19:41    Titel: Fliehkraftantrieb Antworten mit Zitat

@mayap

Danke für die Anleitung, werde mir die abschreiben und lernen.
Dann erfolgt die Grande Transmission.

Reibung gibt es in einer Maschine der Mechanik IMMER, ob mit Vakuum
mit Magnetlagern und weiss der Teufel.
Ein paar Schlauberger ziehen Luftkissen ein - ja und - auch nur wieder
wegen der Reibung, die in den verschiedensten Schattierungen auch
als Luftwiderstand vorkommt.
Aber man kann sie je nach Bedarf beliebig gegen Null reduzieren.
Doch was hilft das beim Ansatz - dort sind die Bedarfe noch gar nicht
deutlich erkennbar und es kann sehr unübersichtlich werden.

Darum setze ich sie simulativ gleich Null und jeder weiss, das stimmt so
wieso nicht - aufgeschoben ist eben nicht aufgehoben.

Die Welt der Schwerelosigkeit hat ihren Schrecken schnell verloren, wenn
man an Orten ohne Gravitation (die gibt es im Grunde auch nicht) das
Federpendel einführt.
Ach ja - der leere Raum, das Vakuum ist erst mal völlig uninteressant,
weil ich mir luxusmässig eine Horizontale leiste, dort steht der G-Vektor
senkrecht und kann zum Antrieb nichts beizutragen, erleichtert aber die
Demonstration mit Schienen, Wagen, Stangenpendel usw und als Energie
speicher auch noch.
Wenn es trotzdem zu grundsätzlichen Fehlern kommt, muss eben nach-gebessert werden.
Die Versuchsmaschine soll also erstmal auf dem Boden bleiben - das ist
sehr gesund.
Ja alle Stösse sollen elastisch ein - aber sie werden dem Wunsch
nicht sämtlich folgen.
Das trennst Du ja - ich mache es etwas anders, und führe
die elastische Dämpfungsfunktion ein und die kennt neben der elastischen Dämpfung
auch die elastische Vergütung.
Bei Stössen zwischen grossen und kleinen Körpern.
Vergütung an den relativ kleineren - Dämpfung an den relativ grösseren.
(Vorzeichenabhängig)
Ich rechne Stoss bzw Impuls und Energie im Verbund aus.

Unter Beachtung der realen Vorzeichen!
Ob das immer zweckmässig ist, habe ich noch nicht geklärt.

Jetzt kommt erstmal das Thema Zeichnung dran.
...
VeryApe



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Beiträge: 3247

Beitrag VeryApe Verfasst am: 30. Dez 2009 20:04    Titel: Antworten mit Zitat

schnudl hat Folgendes geschrieben:
Vorsicht: Ein Teilchen, welches zuerst eine Rotation durchmacht und aus irgendeinem Grund plötzlich tangential aus der Kreisbahn wegfliegt, hat trotzdem noch einen Drehimpuls - auch wenn es sich geradlinig bewegt und keiner Zwangskraft mehr unterliegt! (natürlich ist es wichtig, den Bezugspunkt für den Drehimpuls nicht zu ändern). Der Drehimpuls wird nicht in translatorischen Impuls umgewandelt sondern bleibt natürlich separat erhalten.


Ihr wollt mir doch nicht ernsthaft erzählen das ein Teilchen das sich nachdem es tangential geradlinig mit Eigendrehung wegfliegt. Der Drehimpuls der Eigendrehung (Drehung um den Schwerpunkt). gleich groß ist wie der Drehimpuls den das gesamte Teilchen zu dem vorigen Drehpunkt gehabt hat.

Der geradlinige Impuls mal den Radius zu dem Drehpunkt der ursprungsdrehung plus der Impuls der Eigendrehung sprich Drehimpuls muß den vorigen Drehimpuls entsprechen. so teilt sich der Drehimpuls dann in geradlinigen Impuls und Drehimpuls auf.

So wie ich bis jetzt Mechanik verstanden habe.

Es gibt Translation und Rotation.
Es gibt kin Energie und Rotationsenergie.
Es gibt kin Impuls und Rotationsimpuls, Drehimpuls.

Wenn sich etwas geradlinig bewegt dann ist das Translation,
somit kinetische Energie und kinetischer Impuls.

Wenn etwas sich dreht rotiert dann ist das rotatorische Energie, sprich Drehimpuls.

Wenn etwas gerade wegfliegt dann kann ich mir einen Bezugspunkt aussuchen und dazu den Drehimpuls aus p*r definieren. aber das heißt noch lange nicht das es Drehimpuls ist dazu muß erst die Zentripetalkraft aufgebracht. Drehimpuls kann doch nur etwas haben was sich dreht.

Für was dann überhaupt die Unterscheidung Translation Rotation. dann sag ma gleich alles ist Rotation .

Ich kann auch sagen das jede Kraft die auf einen Körper angreift ein Kraftmoment zu irgendeinen Bezugspunkt erzeugt aber das heißt noch lange nicht das daraus ein Drehmoment resultiert. greift nämlich diese Kraft im Schwerpunkt an so wirkt dort die Trägheitskraft und hebt dieses Kraftmoment wieder auf und es gibt kein Moment.
Also ist alles nur eine reintheoritische Annahme.

Meine Frage wenn ein Körper geradlinig mit Eigendrehung wegfliegt.
Wie nennt man dann den Impuls der Eigendrehung und wie nennt man den Impuls der geradlinigkeit.
mayap



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Beitrag mayap Verfasst am: 30. Dez 2009 20:24    Titel: Antworten mit Zitat

Also eine im Weltraum fliegende Kugel hat dank Vakuum keine Luftreibung. Selbst wenn man den minimalen Restdruck im Weltall mitberücksichtigt, darf man ihn nicht als Reibung behandeln sondern als individuelle Stöße mit Atomen. (Dichte ist da ungefähr 1 Atom pro cm^3) Da macht es bereits einen erheblichen Unterschied, was für ein atom es ist und wie die Wahrscheinlichkeit ist, dass das Atom nur durch den Körper hindurchtritt.

Die gesamte Wirkung dieser Atome auf die Kugel bis zum eintreffen auf den Mars ist geringer als die Ablenkung der Erde durch ein fallen gelassenes Salzkorn.

Bei elastischem Stoß ist tatsächlich keine Reibung vorhanden (deshalb macht man da oben ja so gerne Experimente smile ) Und das, was übrig bleibt darf man nict Reibung nennen smile

Joa, ein Federpendel geht (eingeschränkt) ohne Probleme, aber ein Stabpendel, wie vorher beschrieben, wird nix smile

Vakuum hat eigentlich nicht viel mit Gravitation am Hut. Es gibt Vauum mit Gravitation und "Gravitationslosigkeit" ohne Vakuum.
Der Antrieb im Weltall ist speziell der Antrieb ohne Gravitation (und ohne Erde). Gerade das fehlen der Gravitation macht einiges da oben schwieriger. Habe neulich erst über eine Studie gelesen, dass es fast unmöglich ist, im Gravitationsfreien Raum Sex zu haben smile
Da besteht schon ein großer Unterschied, ob ich mit oder ohne Gravitation betrachte. Mal davon abgesehen fällt die Rakete dann sehr leicht auf den Boden.

Leider ist in Wikipedia der inelastische Stoß nur schlecht bzw. unvollständig beschrieben. Elastischer Stoß ist dadurch definiert, dass die gesamte Kinetische Energie aller beteiligter vor dem Stoß auch wieder die gesamte Kinetische Energie aller Beteiligter nach dem Stoß ist. Falls der Stoß elastisch ist, gibt es keine "Dämpfung" oder ähnliches. Genau das macht den elastischen Stoß elastisch. Sonst wäre es einfach nur Stoß.

Stöße zwischen kleinen und großen Körpern können auch ganz normal elastisch sein. Die Größe der Körper macht da keinen Unterschied. Das ist wenigstens beschrieben auf Wikipedia: Stoß (Physik)

Du meinst damit einfach nur eine Geschwindigkeitsdifferenz in den beiden Kugeln? Rechne doch einfach mit Impuls statt Geschwindigkeit. Dieser ist insgesamt erhalten und lässt sich normalerweise wesentlich einfacher handhaben.
Oder meinst du damit die Energieüberträge? Wie berechnest du denn deine "Dämpfung" und "Vergütung"? Welche Einheit haben diese?

Du kannst (und musst, um zum Ergebnis zu kommen, ) bei einem Stoß natürlich beides verwenden (Energie- und Impulserhaltung) aber es sind zwei komplett getrennte Dinge! Du rechnest auch x- und y-Koorinate zusammen aus, diese sind aber vollkommen unterschiedliche Dinge.
VeryApe



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Beiträge: 3247

Beitrag VeryApe Verfasst am: 30. Dez 2009 20:38    Titel: Antworten mit Zitat

mayap hat Folgendes geschrieben:

Als aussenstehender: es gibt keine Zentrifugalkraft, alles, was sich dreht, wird von "inneren Kräften" (z.B. Materialzusammenhalt) auf der Kreisbahn gehalten. Diese sind echte Kräfte. Man erkennt auch keine Kraft, die nach aussen zieht. Alles, was "losgelassen" wird, bewegt sich tangential, nicht senkrecht zum Mittelpunkt. Würe man fordern, dass dort eine radiale Fliehkraft herrscht, müssten objekte radial wegfliegen.

Als mitdrehender: Die Rotation scheint die "natürliche" Bewegung zu sein. Sie ist es aber nicht. Es scheint, als ob eine Kraft radial nach aussen wirkt, dies ist allerdings nur die Trägheit, die tangential zur Kreisbahn wirkt.


Die Trägheitskraft ist keine Scheinkraft sie ist eine tatsächlich wirkende Kraft aus dem Produkt m*a beschleunigung, das einer Beschleunigenden Kraft nach actio=reactio entgegenwirkt.

Sie ist nur dann eine Scheinkraft wenn Körper nicht in Berührung stehen.

z.B. Ein Raumschiff das sich auf einen im Raumschiff befindlichen stillstehenden Astronauten beschleunigt. solange beide keinen Kontakt haben.
kann der sich im Raumschiff befindende Astronaut sagen eine Kraft beschleunigt ihn gegen den Raumschiffboden eine Kraft die er nicht spürt die ihn weder zusammendrückt noch verformt, eine Kraft die in jeden dm Stück angreift wie die Schwerkraft.
Ein Beobachter ausserhalb des Raumsschiffs sieht den Astronauten kraftlos für ihn ist die vom Astronauten geschilderte Kraft eine Scheinkraft. jediglich das Raumschiff beschleunigt.
Spätestens wenn der Astronaut den Raumschiffboden erreicht wird die Scheinkraft zur tatsächlichen Kraft.
Der Beobachter ausserhalb sieht eine Kraft auf den Astronauten wirken die den Astronauten beschleunigt und als reactio die Trägheitskraft die den Astronauten wie die Schwerkraft zusammenpresst.

Der Astronaut im Raumschiff merkt auch das ihn eine Kraft gegen das Raumschiff presst und das Raumschiff die Kraft erwidert.

P.s Würdest du auch sagen die Schwerkraft ist eine Scheinkraft? Laut relativitätstheorie ist sie das, aber eben nur solange du im freien fall bist denn wenn du auf den Boden ankommst spätestens spürst du diese Scheinkraft.
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 30. Dez 2009 20:46    Titel: Antworten mit Zitat

VeryApe hat Folgendes geschrieben:
schnudl hat Folgendes geschrieben:
Vorsicht: Ein Teilchen, welches zuerst eine Rotation durchmacht und aus irgendeinem Grund plötzlich tangential aus der Kreisbahn wegfliegt, hat trotzdem noch einen Drehimpuls - auch wenn es sich geradlinig bewegt und keiner Zwangskraft mehr unterliegt! (natürlich ist es wichtig, den Bezugspunkt für den Drehimpuls nicht zu ändern). Der Drehimpuls wird nicht in translatorischen Impuls umgewandelt sondern bleibt natürlich separat erhalten.


Ihr wollt mir doch nicht ernsthaft erzählen das ein Teilchen das sich nachdem es tangential geradlinig mit Eigendrehung wegfliegt. Der Drehimpuls der Eigendrehung (Drehung um den Schwerpunkt). gleich groß ist wie der Drehimpuls den das gesamte Teilchen zu dem vorigen Drehpunkt gehabt hat.

Das hab ich nicht behauptet, sondern bloss dass der Drehimpuls in Bezug auf einen Bezugspunkt konstant bleibt. Wenn du den Bezugspunkt plötzlich von der Drehachse auf den Schwerpunkt änderst, vergleicht man Äpfel mit Birnen. Es hatte für mich den Anschein, dass du denkst, dass ein sich von einer Kreisbahn lösendes Teilchen den Drehimpulserhaltungssatz bricht und dass man vorher einen Gesmat-Drehimpuls hat und nachher keinen mehr. Das ist ja nicht der Fall. Genau das und nicht mehr wollte ich sagen.


Der geradlinige Impuls mal den Radius zu dem Drehpunkt der ursprungsdrehung plus der Impuls der Eigendrehung sprich Drehimpuls muß den vorigen Drehimpuls entsprechen. so teilt sich der Drehimpuls dann in geradlinigen Impuls und Drehimpuls auf.

Ich glaube du meinst es richtig, aber das Aufteilen klingst so, als ob du sagst ein Drehimpuls von 100 (vorher) wird nachher ein Drehimpuls von 80 (rotation) plus einen neuen translatorischen Impuls. Das wäre natürlich falsch - wie gesagt: es klingt so

So wie ich bis jetzt Mechanik verstanden habe.

Es gibt Translation und Rotation.
Es gibt kin Energie und Rotationsenergie.
Es gibt kin Impuls und Rotationsimpuls, Drehimpuls.

Wenn sich etwas geradlinig bewegt dann ist das Translation,
somit kinetische Energie und kinetischer Impuls.

Wenn etwas sich dreht rotiert dann ist das rotatorische Energie, sprich Drehimpuls.

Wenn etwas gerade wegfliegt dann kann ich mir einen Bezugspunkt aussuchen und dazu den Drehimpuls aus p*r definieren. aber das heißt noch lange nicht das es Drehimpuls ist dazu muß erst die Zentripetalkraft aufgebracht. Drehimpuls kann doch nur etwas haben was sich dreht.

Das ist Definitionssache: Wenn man die Definition des Drehimpulses ernst nimmt, dann ist auch das ein Drehimpuls. Wie man die Dinge nennt ist ja nicht so wichtig, aber für mich ist der Drehimpuls um den Schwerpunkt ein Spezialfall des Drehimpulses bezüglich eines allgemeinen Punkts. Vielleicht hängt es davon ab wie man es vermitelt bekommt.

Für was dann überhaupt die Unterscheidung Translation Rotation. dann sag ma gleich alles ist Rotation .

Ich kann auch sagen das jede Kraft die auf einen Körper angreift ein Kraftmoment zu irgendeinen Bezugspunkt erzeugt aber das heißt noch lange nicht das daraus ein Drehmoment resultiert. greift nämlich diese Kraft im Schwerpunkt an so wirkt dort die Trägheitskraft und hebt dieses Kraftmoment wieder auf und es gibt kein Moment.
Also ist alles nur eine reintheoritische Annahme.

Meine Frage wenn ein Körper geradlinig mit Eigendrehung wegfliegt.
Wie nennt man dann den Impuls der Eigendrehung und wie nennt man den Impuls der geradlinigkeit.


Man könnte ja dazu Eigendrehimpuls um den Schwerpunkt und Drehimpuls des Schwerpunkts sagen.

_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe)
VeryApe



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Beiträge: 3247

Beitrag VeryApe Verfasst am: 30. Dez 2009 21:02    Titel: Antworten mit Zitat

schnudl hat Folgendes geschrieben:
Das ist Definitionssache: Wenn man die Definition des Drehimpulses ernst nimmt, dann ist auch das ein Drehimpuls. Wie man die Dinge nennt ist ja nicht so wichtig, aber für mich ist der Drehimpuls um den Schwerpunkt ein Spezialfall des Drehimpulses bezüglich eines allgemeinen Punkts. Vielleicht hängt es davon ab wie man es vermitelt bekommt.


Genau deshalb gibts in der Mechanik die Unterscheidung zwischen Kraftmoment und Drehmoment.
Während das Kraftmoment nur eine theoretische Annahme zu irgendeinen Bezugspunkt ist, bewirkt allein nur das Drehmoment eine Drehung.

Wenn man eine geradlinigen Körper betrachtet mit kinetischen Impuls, dann irgendwo einen Bezugspunkt hernimmt und dann behauptet p*r =drehimpuls wohlgemerkt theoretischer Drehimpuls , weil sich da absolut nichts dreht, dann ist das höchst verwirrend.
Weil man meiner Ansicht nach nur vom drehimpuls sprechen sollte, der auch wirklich in Drehung vorhanden ist. da könnt ma das ganze impulsmoment taufen.
Weil bei der Energie hält man sich wieder an die genaue Unterscheidung.
Man spricht bei einem Körper der sich geradlinig mit Eigenrotation bewegt.
vom Körper mit kinetischer Energie + Rotationsenergie.

Aber nun weiß ich ja was ihr meint, für euch ist alles Drehimpuls sogar der geradlinige Impuls.
mayap



Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301

Beitrag mayap Verfasst am: 30. Dez 2009 21:10    Titel: Antworten mit Zitat

VeryApe hat Folgendes geschrieben:


Ihr wollt mir doch nicht ernsthaft erzählen das ein Teilchen das sich nachdem es tangential geradlinig mit Eigendrehung wegfliegt. Der Drehimpuls der Eigendrehung (Drehung um den Schwerpunkt). gleich groß ist wie der Drehimpuls den das gesamte Teilchen zu dem vorigen Drehpunkt gehabt hat.


Das will auch niemand. Mit Eigendrehung hat das nichts zu tun. Der Drehimpuls ist L = r x p.
beachte, dass r auch später noch der selbe Punkt ist. Im Beispiel des Hammerwerfers eben der Hammerwerfer. Eine Skizze von oben verdeutlicht dies. Wenn er den Hammer losläßt, wird r eben ständig größer und "paralleler" zu p.

Deshalb meinte ich, dass der physikalische Drehimpuls nicht immer der offensichtlichste bzw. intuitivste ist, aber es ist genau der, mit dem die Drehimpulserhaltung funktioniert. Mit (fast) jeder anderen Beschreibung ist ein Drehimpuls nicht erhalten.

VeryApe hat Folgendes geschrieben:

Der geradlinige Impuls mal den Radius zu dem Drehpunkt der ursprungsdrehung plus der Impuls der Eigendrehung sprich Drehimpuls muß den vorigen Drehimpuls entsprechen. so teilt sich der Drehimpuls dann in geradlinigen Impuls und Drehimpuls auf.


Das wichtige ist, dass es das Kreuzprodukt ist und du vektorielle Größen verwendest. Dann siehst du, dass der Drehimpuls selbst erhalten ist. Wenn du den geradlinigen Impuls addierst, ist da zu viel in der Gleichung smile



VeryApe hat Folgendes geschrieben:

So wie ich bis jetzt Mechanik verstanden habe.

Es gibt Translation und Rotation.
Es gibt kin Energie und Rotationsenergie.
Es gibt kin Impuls und Rotationsimpuls, Drehimpuls.

Wenn sich etwas geradlinig bewegt dann ist das Translation,
somit kinetische Energie und kinetischer Impuls.

Wenn etwas sich dreht rotiert dann ist das rotatorische Energie, sprich Drehimpuls.

Wenn etwas gerade wegfliegt dann kann ich mir einen Bezugspunkt aussuchen und dazu den Drehimpuls aus p*r definieren. aber das heißt noch lange nicht das es Drehimpuls ist dazu muß erst die Zentripetalkraft aufgebracht. Drehimpuls kann doch nur etwas haben was sich dreht.


Jein. Der Unterschied ist, dass die Größen zugeordnet werden. man kann allem einen Drehimpuls zuordnen, allem eine Energie, allem einen Impuls.
Es muss nicht zuerst eine Drehung vorhanden sein, damit es Drehimpuls gibt. Wählt man einen speziellen Punkt zu dem die Bewegung eben nicht "dreht", ist der Drehimpuls Null, existiert aber trotzdem noch.

Ich denke auch, dass der Ausdruck "dann ist das rot. Energie und Drehimp." auf ein etwas Falsches Bild von der Mechanik hindeutet. Die Größen Energie, Rotationsenergie, Impuls, etc. werden nur Objekten bzw. Bewegungen zugeordnet. Sie können vom Betrag her Null sein, sind aber immer noch da. Mag vielleicht ein wenig kleinlich klingen die Sachen, die Null sind, trotzdem noch zu beachten aber das ist leider ein wichtiger Punkt. Unter anderem finde ich zu jedem geradlinig bewegten Körper einen Punkt, bzgl. dem der Drehimpuls nicht Null ist.

VeryApe hat Folgendes geschrieben:

Für was dann überhaupt die Unterscheidung Translation Rotation. dann sag ma gleich alles ist Rotation .


ja, das könnte man meinen, aber der Unterschied ist, dass das keine Rotation ist (ist auch kein wohldefinierter Begriff der Physik soweit ich weiss). Der Drehimpuls ist nicht erhalten. Wie gesagt. Der Drehimpuls passt nicht so ganz zum Verständnis, das man so hat. Etwas geradlinig fliegendes kann Drehimpuls haben.

VeryApe hat Folgendes geschrieben:

Ich kann auch sagen das jede Kraft die auf einen Körper angreift ein Kraftmoment zu irgendeinen Bezugspunkt erzeugt aber das heißt noch lange nicht das daraus ein Drehmoment resultiert. greift nämlich diese Kraft im Schwerpunkt an so wirkt dort die Trägheitskraft und hebt dieses Kraftmoment wieder auf und es gibt kein Moment.
Also ist alles nur eine reintheoritische Annahme.


Doch, das kann man smile Man muss nur immer aufpassen, dass man immer den gleichen Punkt als Referenz verwendet. Verwendest du in deinem Beispiel den Schwerpunkt als Referenzpunkt, existiert durchaus ein Drehmoment bezüglich diesen Punktes mit Betrag Null (r x F)
wählst du einen woanders liegenden (festen!) Punkt, ist bezüglich diesem das Drehmoment nicht Null. Ein Spezialfall: Du nimmst ein Rad, greifst an der Achse (Schwerpunkt) an und übst eine Kraft aus. Du hältst dabei den Rand des Rades fest. Und wählst den festgehaltenen Punkt als Bezugspunkt für das Drehmoment. Das sieht ja auch noch wie eine Rotation aus. Nun hältst du den Punkt nicht mehr fest, sondern wählst den (Raum-) Punkt, lässt ihn aber selbstverständlich immer an der gleichen Stelle. Das Drehmoment ist r x F. Das Drehmoment ist r x p und bleibt konstant, beschreibt aber eine andere Bewegung als vorher und hat andere Werte (da du durch das festhalten noch mehr Kräfte hinzufügst)

VeryApe hat Folgendes geschrieben:

Meine Frage wenn ein Körper geradlinig mit Eigendrehung wegfliegt.
Wie nennt man dann den Impuls der Eigendrehung und wie nennt man den Impuls der geradlinigkeit.


Es ist keine Frage des benennens, sondern mehr des zuordnens. Ein Körper, der sich nicht bewegt hat ja auch eine Geschwindigkeit (null). Ein Strom, der nicht fliest 0 A.

Man kann also beiden Bewegungen Drehimpuls und Impuls zuordnen. Eine sich um ihren Mittelpunkt drehende, hohle Kugel hat zum Beispiel bezüglich seines Mittelpunktes Drehimpuls r x p. (Wobei alle Atome aufsummiert werden->Trägheitsmoment) und einen Impuls p = m*v. Wieder über alle Atome summiert.

Das Ganze sieht ehrlich gesagt schon ziemlich bescheuert aus. Man muss sich eben leider erstmal von der Vorstellung lösen, dass Drehimpuls mit Rotation gleichzusetzen ist. In 95% der Anwendungsfälle macht das nichts, da man den Drehimpuls sowieso um den Mittelpunkt einer Drehung angibt und das Ganze nicht auseinanderfällt, aber die 5%, wo das nicht so ist, habens in sich.

Ich überlege schon die ganze zeit nach einem Buch, dass das gut erklärt, ich versuche eben auch nur das Ganze aus dem Stand zu beantworten und erkläre das wahrscheinlich nciht ganz so instruktiv, wie ein Buch das könnte, aber mir fällt leider keins dazu ein unglücklich

~edit~
Habe gerade erst die Antworten gesehen. Kraftmoment, wie du es definierst ist nur ein spezieller Fall von Drehmoment. Wenn man annimmt, dass nur eine Drehung ein Drehmoment haben kann, dann stimmt der Drehimpulserhaltungssatz nicht mehr und man darf nur noch sehr eingeschränkte Versuche beschreiben. Den Hammerwerfer kann man damit nämlich schon nicht mehr beschreiben. Ich weiss nicht, wo der Begriff Kraftmoment und Drehmoment getrennt verwendet wird, aber damit sollte man sehr vorsichtig sein.

Gerade wenn man irgendwann die theoretischen "Grundlagen" für diese Dinge lernt (weiss ja nicht in welchem Rahmen du das machst), kommt man darauf, dass es sehr wichtig ist, zu was bezogen man ein Drehmoment aufbringt, bzw. zu welchem Drehimpuls man eine Aussage macht. Ohne das sog. Kraftmoment ist die Physik nicht vollständig und die Welt der Mechanik nicht beschreibbar!

Zitat:
Aber nun weiß ich ja was ihr meint, für euch ist alles Drehimpuls sogar der geradlinige Impuls.


Das stimmt nicht. Ein geradlinige Bewegung kann man Impuls zuordnen. Tut man es nicht, gelten Gesetze wie Drehimpulserhaltung, Isotropie des Raums (dass es egal ist, in welche Richtung man etwas Bewegt) streng genommen nicht. Das nicht zu tun wäre ähnlich einschneidend, wie zu sagen, dass nur Würfelförmige Objekte Impuls haben. Auch ist eine Bewegung nicht Impuls, sie hat ihn smile


Zuletzt bearbeitet von mayap am 30. Dez 2009 21:21, insgesamt 2-mal bearbeitet
schnudl
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Beitrag schnudl Verfasst am: 30. Dez 2009 21:17    Titel: Antworten mit Zitat

@veryape: ja, aber der Drehimpulserhaltungssatz bezieht sich eben auf diesen "theoretischen Drehimpuls". Vielleicht könnte man es besser klassifizieren, aber Probleme macht diese Definition deswegen noch lange nicht.

mayap war schneller:
Zitat:
Deshalb meinte ich, dass der physikalische Drehimpuls nicht immer der offensichtlichste bzw. intuitivste ist, aber es ist genau der, mit dem die Drehimpulserhaltung funktioniert. Mit (fast) jeder anderen Beschreibung ist ein Drehimpuls nicht erhalten.

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VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 30. Dez 2009 21:40    Titel: Antworten mit Zitat

Dann erklärt mir doch mal wenn ihr Zeit habt, was eurer Vorstellung nach bei diesem Schaubild passieren wird.

E Motor mit Gehäuse und Stromversorgung Stromkabeln auf schwerer Scheibe montiert und ausgewuchtet um den wellenmittelpunkt. auf der Welle ist ein Pendel angeschraubt, das jeweils 180 Grad rauf und runter pendelt.

Nach meinen Verständnis passiert folgendes Emotor samt gehäuse und Stromversorgung dreht sich langsam um den Zentralpunkt (Wellenmittelpunkt) und Pendel dreht sich schnell um den Zentralpunkt.
Der Drehimpuls der beiden ist gleich groß entgegengesetzt gemäss nach Impulserhaltung oder Drehimpulserhaltung wie ihr sagt =0.

Meiner Meinung nach muß der Zentralpunkt einen Schub nach vorne bekommen aufgrund der Zentrifugalkraft des Pendels.
des Pendel wird alle 180 Grad vom EMotor wieder in die andere richtung beschleunigt.



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Zuletzt bearbeitet von VeryApe am 31. Dez 2009 01:17, insgesamt 3-mal bearbeitet
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 30. Dez 2009 22:30    Titel: Antworten mit Zitat

werner hat Folgendes geschrieben:

Kommt nun die abgestossene Masse der Rakete (vereinfachter Weise
in Form kleiner Kügelchen) durch eine Öffnung stets in dem Moment in
die Kammer, wo dem K. die dortige Masse entgegenschwingt, dann erreicht
das Kügelchen die Kammerwände nicht, sie werden ja von der dortigen
Sperrimpulsmasse abgeschirmt.
Wegen des Massenunterschieds z.B. (3 /1), reflektiert das Kügelchen von
der Sperrmasse (in der Sperrkammer) und fliegt in den Raketenkörper
zurück, wo es erneut einen Stoss in Fahrtrichtung überträgt und wieder
in die Sperrkammer zurückfliegt.usw


das Problem dabei ist aber das die Sperrmasse dann den Impuls des Treibstoffkügelchens aufnimmt und daher langsamer gegen die Vorderseite stösst und dann aber heftiger gegen die Hinterseite und somit der Impuls den das Treibstoffteilchen bei der Rakete wieder abgegben hat durch das Heftiger anstossen der Sperrmasse an der Hinterseite wieder aufgehoben wird.

Wenn die Sperrmasse bei Stillstand der Rakete periodisch hin und her schwingt dann wird sie alleine schon beim Beschleunigen der Rakete mehr gegen die Hinterseite krachen. im schlimmsten Fall bleibt sie sogar auf der Hinterseite picken und die Rückströmenden gase drücken noch drauf und die Rakete bleibt stehen. ich versteh auch nicht was das ganze mit Zentrifugalkraft zu tun hat.

Ich glaub nicht das man überhaupt eine Masse zum Schwingen bringen kann in Geschwindigkeitsrichtung während eines Beschleunigungsvorganges ohne das man irgendeine Mechanik am Gehäuse befestigt und wenn das mit dem Gehäuse verbunden ist. Dann bleibt die Rakete im Stillstand.
mayap



Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301

Beitrag mayap Verfasst am: 31. Dez 2009 00:35    Titel: Antworten mit Zitat

VeryApe hat Folgendes geschrieben:
Dann erklärt mir doch mal wenn ihr Zeit habt, was eurer Vorstellung nach bei diesem Schaubild passieren wird.

E Motor mit Gehäuse und Stromversorgung Stromkabeln auf schwerer Scheibe montiert und ausgewuchtet um den wellenmittelpunkt. auf der Welle ist ein Pendel angeschraubt, das jeweils 180 Grad rauf und runter pendelt.

Nach meinen Verständnis passiert folgendes Emotor samt gehäuse und Stromversorgung dreht sich langsam um den Zentralpunkt (Wellenmittelpunkt) und Pendel dreht sich schnell um den Zentralpunkt.
Der Drehimpuls der beiden ist gleich groß entgegengesetzt gemäss nach Impulserhaltung oder Drehimpulserhaltung wie ihr sagt =0.

Meiner Meinung nach muß der Zentralpunkt einen Schub nach vorne bekommen aufgrund der Zentrifugalkraft des Pendels.
des Pendel wird alle 180 Grad vom EMotor wieder in die andere richtung beschleunigt.


Ich hätte noch ein paar ergänzende Fragen zum Verständnis des Systems:
Soll das ganze im Weltraum passieren? Ist das ein Pendel oder einfach nur eine Stange, die durch den Motor angetrieben wird? Was heisst in diesem Zusammenhang "das jeweils 180 Grad rauf und runter pendelt". Heisst dass, dass es durch Gravitation wie ein Pendel pendelt oder dass es fest am Motor ist und dieser seine Drehrichtung alle 180 grad wechselt? Oder etwas woran ich nicht gedacht habe?
Sind Motor und Pendel starr durch die Welle fest verbunden? Oder dient die Welle nur als gemeinsame Achse? Wo ist bei der Skizze vorne? Da, wo die Welle hinzeigt, oder da, wo das Pendel nie ankommt. Wo ist der Motor noch befestigt? Wo ist die Scheibe befestigt?
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 31. Dez 2009 01:04    Titel: Antworten mit Zitat

Skizze überarbeitet , vorne ist die Richtung in die die Zentrifugalkraft zeigt.

Das ganze spielt im Weltraum ohne Gravitation. Es ist in Draufsicht gezeichnet . Zur vereinfachung betrachten wir alle angreifenden Kräfte in einer Ebene. sprich die Höhe ist dimensionslos..

Jeder EMotor hat ne freibewegliche Welle. der EMotor selbst wird auf eine schwere Scheibe mit dem Gehäuse verschraubt. Stromleitungen , Stromquelle ist auf der Scheibe mit verschraubt. das ganze wird um den Wellenmittelpunkt ausgewuchtet, sodass wenn man das ganze um den Wellenmittelpunkt dreht keine Resultierenden Zentrifugalkräfte enstehen.
Dieses System ist das Drehsystem 1.

Anmerkung: hält man die Welle fest und schaltet den Motor ein so kann sich EMotor gehäuse samt Stromkabeln und stromquelle mit schwerer Scheibe Zentrifugalkraft frei um die Welle drehen.

Nun wird ein Pendel mit einer Masse am Ende starr mit der Welle des Motors verschraubt. das Pendel wird vom EMotor in ein 180 Grad drehung hin und hergesteuert wie in der Skizze angegeben.

Der Zentralpunkt der beiden Drehsysteme liegt im Wellenmittelpunkt.
mayap



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Beitrag mayap Verfasst am: 31. Dez 2009 12:06    Titel: Antworten mit Zitat

sprich: der Motor wechselt seine Umdrehungsrichtung alle 180°?
Wir betrachten das ganze vom Laborsystem (z.B. Erde oder Raumschiff, das nicht starr mit dem Ganzen verbunden sein soll?)

Ich denke, das einfachste wäre, das ganze in Schwerpunkts- und Relativbewegung zu transformieren. Daran erkennt man auch direkt, dass der Schwerpunkt sich nicht bewegt. Soll ich das vorrechnen? (is ein wenig arbeit, deshalb frag ich vorher liebr nochmal smile )

Es gibt in dem System, wenn man es von aussen betrachtet keine Fliehkraft. Wie gesagt, diese ist nur im mitbewegten System zu sehen (und deshalb auch eine Scheinkraft). Wenn man sich in das System der Scheibe befindet, wo tatsächlich eine Fliehkraft wahrzunehmen wäre, kann sich gar nix bewegen, da die Welle ja fest ist. Würde man sie lösen, wäre das Gewicht auch für immer verloren.

Vielleicht kennst du ja folgende Situation:
Die Drehung des Stabes entspricht ja der einer nicht ausgewuchteten Drehkörpers. Das Problem dabei ist ja, dass sich der Stab nicht um den (i.a. festgehaltenen) Mittelpunkt dreht, sondern um eine andere Drehachse. Deshalb wuchtet man ja aus. Das übliche Schaden, der durch eine nicht ausgewuchtete Drehung zustande kommt ist ja ein Schaden an der Achse durch ein resultierendes Drehmoment auf die Achse.
Leider habe ich bei sämtlichen Skripten zu Ingenieurslehrgängen eine Beschreibung im rotierenden System gefunden, die von der Fliehkraft gebrauch macht. Diese ist so leider nicht übertragbar auf einen Motor, der nicht befestigt ist.

Ich denke, da kommt auch die Idee her, dass eine von aussen beobachtbare resultierende Fliehkraft entstehen soll?

Aber nun mal dazu, was denn eigentlich passieren wird:
Es wird eine Drehung um den Schwerpunkt geben. Der Stab dreht sich dann um den Schwerpunkt und der Mittelpunkt der Scheibe ebenso. Zusätzlich dreht sich die Scheibe um ihren Mittelpunkt. Die Bewegung entspricht der von Erde und Mond, die hier zu sehen ist:
http://de.wikipedia.org/wiki/Erde-Mond-Schwerpunkt
(das gif rechts oben)

Um das Ganze mal zu verdeutlichen, habe ich mal eine Skizze angefertigt.
So sieht das von einem ruhenden Beobachter aus. In diesem Bild erkennt man auch, dass wenn man sich im drehenden System befindet, alle Fliehkräfte gegenseitig aufheben.

Das sieht zugegebenermaßen auf den ersten Blick unlogisch und Wirr aus, aber wenn du dich reindenkst, was das bedeuten soll, wirst du, denke/hoffe ich feststellen, dass das eigentlich die einzige Lösung ist smile

Der Fehler,d en man nicht machen darf, ist anzunehmen, dass sich das ganze nur um die Motorwelle dreht, wenn sie nicht festgehalten ist. Auch gibt es keinen Grund, warum der Stab und die Masse anders behandelt werden sollten als die Scheibe.

Hoffe, dass das ein wenig hilft habe mir immerhin mühe gegeben smile



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mayap



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Beitrag mayap Verfasst am: 31. Dez 2009 12:09    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Der Zentralpunkt der beiden Drehsysteme liegt im Wellenmittelpunkt.


Habe das gerade gesehen. Das gilt nur, wenn man den Wellenmittelpunkt festhält.

Deshalb entstehen Schäden bei nicht ausgewuchteten Drehungen. Das System will oben gezeigte Bewegung durchlaufen, man hält aber krampfhaft an einer falschen Achse fest. Das resultat ist, dass das Material dies ausgleichen muss und es zu Ermüdungserscheinungen/Brüchen kommt.

Wenn man als festen Bezugspunkt den Wellenmittelpunkt wählt, erkennt man ein eiern. Im freien Raum gibt es aber keinen Grund, warum der Wellenmittelpunkt denn stehen bleiben sollte.
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 31. Dez 2009 12:13    Titel: Antworten mit Zitat

@veryape:

Ich weiss leider nicht, wie kompliziert es ist, dieses System mit 4 (naja: eigentlich 2) Freiheitsgraden allgemein zu lösen, aber eines ist klar: Der Schwerpunkt bewegt sich geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit oder steht am Fleck.

Fest steht auch, dass die Zwangsbedingungen holonomer Natur sind:

Die 4 Freiheitsgrade sind die beiden Koordinaten des Schwerpunkts, sowie die beiden Winkel. Zwischen diesen besteht die (holonome) Zwangsbeziehung



oder



Daher kann man zur Beschreibung des Systems die Lagrange Gleichungen 2. Art heranziehen. Die Lagrangefunktion besteht weiters nur aus T, da keine expliziten äusseren Kräfte angreifen und auch kein Potenzial vorliegt.

Also, wenn man nun jeden Punkt des Systems als Summe von Schwerpunktskoordinate und Abstand vom Schwerpunkt anschreibt:





Daraus folgt:



Das liefert (wie es zu erwarten war)



Genauso



Ein konstanter Vortrieb des Schwerpunkts ist daher nicht möglich, und daher auch keine beliebige Bewegung in eine Richtung.

Natürlich kann man nun wieder (wie in diesem Thread üblich) die Lagrange Gleichungen und (überhaupt alles...) in Frage stellen, da man selbstverständlich gescheiter ist als alle Physiker zuvor, aber das ist ein anderes Thema...

EDIT: mayap war wieder schneller. Es ist nicht verwunderlich, dass seine Argumentation dieselbe ist...
Big Laugh



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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe)


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werner100



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Beitrag werner100 Verfasst am: 31. Dez 2009 12:33    Titel: Antworten mit Zitat

@ VeryApe

VeryApe meint zum Tripulser dass die Sperrmasse den Impuls der
Kügelchen aufnimmt und dann langsamer gegen die Vorderwand bzw
Mittenwand stösst....

Die Sperrmasse gibt Impuls ab und wird deswegen langsamer - bevor sie
dann gegen die Mittenwand stösst, wird sie wieder durch Zufuhr von Energie auf die alte Geschwindigkeit gebracht, so dass die Wendestösse
auf die Mittenwand und die Rückwand wieder mit SUMME (p)=0
zu Buche schlagen.
Die Zufuhr der AuffrischungsEnergie geht tatsächlich nicht ohne Gegen-
stoss vor sich -dieser wird aber wieder durch den Stoss der reflektierten
und daher schneller gewordenen Treibmasse auf das Gehäuse aufgehoben...

Wenn das Fahrzeug beschleunigt, werden alle inneren (beweglichen Körper) belastet, sie müssen daher so starr geführt werden, dass ihre
Prozessgeschwindigkeit erhalten bleibt.
Das ist kein Problem.
Mit Zentrifugalkraft hat es in soweit zu tun, dass es dazu beiträgt, im
Falle einer erwiesenen Funktionsfähigkeit auch Systeme mit Zentrifugal-
kraft nicht von vornherein für unmöglich erklären zu können.
werner100



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Beiträge: 141

Beitrag werner100 Verfasst am: 31. Dez 2009 12:48    Titel: Antworten mit Zitat

@mayap
Schicke mal ein Bild zum Eingewöhnen - genaueres dazu später, mal
sehen, ob es überhaupt rüberkommt.
mayap



Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301

Beitrag mayap Verfasst am: 31. Dez 2009 12:52    Titel: Antworten mit Zitat

werner hat Folgendes geschrieben:
Wenn das Fahrzeug beschleunigt, werden alle inneren (beweglichen Körper) belastet, sie müssen daher so starr geführt werden, dass ihre
Prozessgeschwindigkeit erhalten bleibt.


Was meinst du mit Prozessgeschwindigkeit? Die Geschwindigkeit relativ zum Gehäuse? Relativ zum Schwerkunkt?

Lese ich richtig, dass du die beweglichen Körper starr halten willst??
Oder erschließst sich mir eine Tiefe des Satzes "alle beweglichen Teile müssen Starr geführt werden" nciht?


werner100 hat Folgendes geschrieben:
@mayap
Schicke mal ein Bild zum Eingewöhnen - genaueres dazu später, mal
sehen, ob es überhaupt rüberkommt.


Das ist das Bild zum eingewöhnen smile Wenn eine Bewegung vonstatten geht, tut sie es, da kann man nicht einfach wichtige Teile ausblenden smile
werner100



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Beiträge: 141

Beitrag werner100 Verfasst am: 31. Dez 2009 15:09    Titel: Antworten mit Zitat

@mayap

Bild klappt nicht, sind immer zu viele Kilobite.

Mit starr führen, ist z.B. eine Kolbenstange gemeint, die den Kolben
führt und dessen Geschwindigkeitsänderungen vorgibt.

Man legt zunächst einen Soll-Modus zugrunde, der mit elastischen
Stössen arbeitet. Fall1 Feststehendes Triebwerk
Dazu rechnet man Laufzeiten, Wege,Phasen aus und stellt fest, wo es nicht passt.
Die Energieabgabe an das ganze Fahrzeug mit m1 + m2 + m3
geht nicht elastisch, wegen m1< (m2+m3)
Da bleibt eine Menge übrig, Wegen der Sperrphase muss aber die
Geschwindigkeit v1 entsprechend abnehmen, dazu muss man wieder
Dämpfen, entweder dissipativ oder mit Rückgewinnung.
Die Energiezufuhr in die Sperrkammer ist leicht.

Fall2 Antriebsvorgang
Die Energiezufuhr in die Beschleunigungsstrecke von m1 (kleinster Körper) ist verlustbehaftet - entweder muss man da mit gesteigerter
Stossfolge auf kurze Distanz triggern oder andere Massenverhältnisse
wählen, d.h. (m1,m2) > m3.

Um diesen ganzen Schwierigkeiten aus dem Weg zu gehen, wählt man technisch besser ein Verfahren mit hoher Selbstregelung.

Inversion der Pelton-Turbine wäre gut.

Treibstrecke: Druckbehälter für Wasser mit Wasserstrahldüse
Sperrkörper: Motorisches Turbinenrad mit passendem Trägheitsballast -
Schaufeln laufen beschleunigt gegen den Strahl
RückstromWasser mit Pumpenunterstützung in den Druckkessel zurück-
leiten.
Druckkessel thermisch aufladen -Energie von Hohlspiegelschirm solar
aufnehmen.

Aber das machen wohl die Amis inzwischen.
Die haben ja auch einen guten Technologieklau via Mexiko.

MfG
werner
mayap



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Beitrag mayap Verfasst am: 31. Dez 2009 17:11    Titel: Antworten mit Zitat

nicht viel zeit, daher nur so viel: das bild muss im jpeg format vorliegen. Öffnen in MSpaint, dann speichern als... drücken, dann unten jpg auswählen. Das sollte dann gehen.

Kolben sind was absolut anderes als elastische Stöße! Wenn du den Kolben länger machst als die Flugstrecke, bricht er an der Wand (oder beult diese aus) Und wenn er kürzer ist, kommt es gar nicht zu sowas was man Stoß nennen kann. Hat der die exakt gleiche Länge, überträgt er keinen Impuls, da er mikroskopisch keine Beschleunigungsstrecke hat.

Kolben sind mehr oder minder nicht mit Stößen vereinbar!

Zitat:
Die Energieabgabe an das ganze Fahrzeug mit m1 + m2 + m3
geht nicht elastisch, wegen m1< (m2+m3)


Weisst du, was elastisch bedeutet? Das geht auf jeden Fall! Wenn du etwas anderes mit elastisch meinst als in der lIteratur einschlägig benannt, dann erkläre das hier!

Zitat:

Fall2 Antriebsvorgang
Die Energiezufuhr in die Beschleunigungsstrecke von m1 (kleinster Körper) ist verlustbehaftet - entweder muss man da mit gesteigerter
Stossfolge auf kurze Distanz triggern oder andere Massenverhältnisse
wählen, d.h. (m1,m2) > m3.


Wieso sollte das verlustbehaftet sein? Massenverhältnisse haben damit nichts zu tun.

Beim thermischen System hat man das Problem, dass der Dampfstrahl auf das Wasserbecken einen ebenso hohen Impuls ausübt und sich im Endeffekt nichts bewegt. Verdampfen von Wasser funktioniert ja nicht auf magische Weise. Man kann eine Turbine drehen, allerdings dreht sich dann dafür einfach nur das Raumschiff. Sinn der Sache ist, damit gravitation zu "simulieren". Es bewegt sich nichts vorwärts, es dreht sich einfach nur.
werner100



Anmeldungsdatum: 20.12.2009
Beiträge: 141

Beitrag werner100 Verfasst am: 31. Dez 2009 17:22    Titel: Antworten mit Zitat

@mayap

Du denkst zu restriktiv - wenn ich Turbine sage, dann solltest Du zumindest annehmen, das sie Drehimpuls-kompensiert ist ,also im Verbund von mindestens einer weiteren umgkehrter Drehrichtung
zusammenarbeitet.
Die Massenverhältnisse sind sehr wichtig!
Du kannst mit einem Kiesel keinen Sack Mehl antreiben - denk mal an den
Schuss in den Sandsack - über 90% der Stossenergie gehen dem Stoss
in Form von Wärme und Formänderung verloren - zum Schub des Sand-sacks bleiben unter 10%, wenn nicht noch weniger.
Solche Verschwendung kann man im All nicht tolerieren.



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mayap



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Beitrag mayap Verfasst am: 31. Dez 2009 22:23    Titel: Antworten mit Zitat

Also wenn du eine Turbine sagst, dann denke ich eine Turbine, nicht zwei Turbinen. Wenn du also zwei meinst, solltest du vielleicht zwei sagen? Oder meinst du vielleicht drei? oder vier? Oder 100? Bist du dir diesmal sicher, dass es 2 sein sollen?

Diese müssen sich in entgegengesetzter Richtung drehen, und dann? Jede Kraftaufnahme an einer wird das Raumschiff wieder nur zum Rotieren bringen und Krafrtaufnahme an beiden die Turbinen nur abbremsen.


Zitat:

Die Massenverhältnisse sind sehr wichtig!
Du kannst mit einem Kiesel keinen Sack Mehl antreiben - denk mal an den
Schuss in den Sandsack - über 90% der Stossenergie gehen dem Stoss
in Form von Wärme und Formänderung verloren - zum Schub des Sand-sacks bleiben unter 10%, wenn nicht noch weniger.


Das hat nichts mit der Masse zu tun sondern mit der Beschaffenheit des Materials. Zieh mal ne schusssichere Veste an und versuch nicht umzufallen, wenn dich ne Kugel trifft. Die leichte Kugel bewegt sehr wohl sehr große Massen!
Man findet im Internet auch genügend videos oder animationen zum sogenannten ballistischen Stoß oder ballistischen Pendel (wenn man in ein Pendel schießt). Dabei wird eine Kugel in einen Körper geschossen und von ihm aufgenommen und bewegt einen schwereren Körper mit. Wenn du jemals gesehen hast, wie schwere artillerie schiesst, siehst du auch, dass die im Vergleich zur Geschützmasse kleine Geschossmasse das ganze Ding ziemlich weghaut. Ein großes Problem dabei ist, dass die Kleine Geschossmasse beim Abschuss nicht das Geschütz umhaut. Je schwerer das Geschütz, umso kleiner die Geschwindigkeit, aber der Impuls ist noch immer gleich dem der Kugel!

Zu deiner Skizze:
Ich nehme an, die große Kugel soll nicht durch das Loch passen, die kleine aber schon?
Beachtest du, dass die große Kugel ihren Impuls jedes Mal auf die Zwischenwand überträgt, wenn sie an sie stößt? Und diesen Impuls verringert um den Anteil, den die Kleine bei einem Stoß bekommt? Ich weiss nicht, was das eine mit Newton zu tun haben soll, das andere nicht, so Spielchen werden seit hunderten von Jahren verwendet. Da ist nicht wirklich was neues dran...

Aber langsam glaube ich, zu wissen, was du eigentlich meinst. Die große Kugel soll immer nur die kleine Stoßen, wenn die Große gerade bei einer Bewegung nach vorne (links im Bild) ist?

Erinnert stark an die Versuche, die Newton selbst mit Kugelpendeln auf einem auf einem Wagen durchgeführt hat. Wir haben im 1. Semester was ähnliches auf einer Luftkissenbahn vorgeführt bekommen. Wäre praktisch, wenn ich so eine Luftkissenbahn hier hätte, da lässt sich nämlich leicht vorführen, dass sich das nicht vorwärtsbewegt.

Das selbe kann man als Vielkörperproblem erreichen, wenn man eine semipermeable (halbdurchlässige) Membran in eine Kammer mit einem Gasgemisch steckt. Es entsteht ein sog. osmotischer Druck, der aber im Endeffekt in alle Richtungen gleich wirkt.

Vielleicht hab ich morgen mal nen paar Minuten Zeit, dann rechne ich mal vor, was da bei welchem Stoß passieren wird.

Ich hoffe mal stark, dass das Missverständnis nicht einfach die Tatsache ist, dass du Geschwindigkeit mit Impuls verwechselst.
werner100



Anmeldungsdatum: 20.12.2009
Beiträge: 141

Beitrag werner100 Verfasst am: 31. Dez 2009 23:50    Titel: Antworten mit Zitat

Halli-hallo-Hallodrio-

Habe mich abgesetzt.
Also mayap, dass Du mal drauf kommst zu rechnen, ist die Sensation
des letzten Tages.
Was machst Du Dir die Sache schwer.

Eine Kugel hat immer nur so viel Kippkraft, wie das Massenverhältnis
von Kugel zu Zielkörper - mit dem Unterschied der elastischen oder
bleibenden Verformbarkeit.
Dabei tritt tatsächlich auch der Effekt ein, dass die elastische Stossübertragung doppelt so viel bringt wie die unelastische und das heist
eben wenig oder 2 mal wenig, wenn der Zielkörper relativ schwer ist.

Diese Gefühls-Beispiele, was eine Kugel schafft oder nicht, sagen doch nicht das geringste bei grossen Massenunterschieden in bezug auf den
schlechten Wirkungsgrad. Der bleibt!
Und darum ist das Massenverhältnis eben nicht egal - es sei denn, Du könntest beliebig hohe Geschwindigkeiten ansetzen - und das ist nicht
drin.
Wann die kleine Kugel wie auf die Grosse trifft,habe ich nun schon so
oft erzählt.
Das müsstest Du inzwischen auch selbst erkennen können.
Notfalls wieder mit Rechnung.
Übrigens wieder eine Stelle, wo Massenverhältnis und Phase bzw das Timing selektive Bedeutung haben.

Ein Frohes Neues Jahr
Allen Lesern und Besuchern dieses Forums.

Werner
mayap



Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301

Beitrag mayap Verfasst am: 01. Jan 2010 01:01    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe das bereits einige male hier angeboten und es wollte niemand.

Eine Kugel hat absolut gar keine Kraft. Sie hat Impuls und Energie. Die Kugel kann durch einen Prozess eine Kraft ausüben.


Zitat:

Dabei tritt tatsächlich auch der Effekt ein, dass die elastische Stossübertragung doppelt so viel bringt wie die unelastische und das heist
eben wenig oder 2 mal wenig, wenn der Zielkörper relativ schwer ist.

Glaubst du eigentlich, ein Stoß ist nur elastisch, wenn man zwei gleich große Massen aufeinander stößt?



Das sind die Gleichungen für einen ELASTISCHEN Stoß. Für beliebige Massen. Kennst du diese Gleichung überhaupt? Weisst du, wie man diese herleitet?

Masse hat mit elastizität nichts zu tun! Elastisch heisst, wie ich bereits gesagt habe, dass die Summe der kinetischen Energien erhalten bleibt! Nicht mehr und nicht weniger! Elastisch heisst absolut nicht dass die Körper die gleiche Geschwindigkeit haben.


Zitat:
Diese Gefühls-Beispiele, was eine Kugel schafft oder nicht, sagen doch nicht das geringste bei grossen Massenunterschieden in Bezug auf den
schlechten Wirkungsgrad. Der bleibt!


Gefühlsbeispiele?? Du solltest Experimente machen oder rechnen. Das ganze hat nichts mit Gefühl zu tun!

Zitat:
Wann die kleine Kugel wie auf die Grosse trifft,habe ich nun schon so
oft erzählt.
Das müsstest Du inzwischen auch selbst erkennen können.


Wenn du nicht verraten willst, ob die große Kugel durch die trennwand durch soll oder nicht, kann man es nicht erkennen, da es dann zwei unterschiedliche Dinge sind....solltest sogar du feststellen können...
Hast Angst, dass man zeigen könnte, dass das nicht funktioniert, wenn du alle nötigen Angaben machst?

PS: Meine erste schmierblattrechnung zeigt, dass die Box tatsächlich eine Vorwärtsbewegung macht - Wenn - und nur wenn - man einen fetten Fehler einbaut und beim Stoß der Kugeln an die Wand auslässt, dass sich die Kiste bewegt. Der Stoß der kleineren Kugel mit der Wand ändert die relative Geschwindigkeit zwischen Wand und großer Kugel. Nur wenn man die alte Geschwindigkeit beibehält (was halt falsch ist), erhält man natürlich eine resultierende Bewegung nach vorne.

PPS: nur damit du die Rechnung auch nachvollziehen kannst - möchtest du das ganze als Differentialgleichung, Lagrangegleichung oder den direkten Weg? In welchen Koordinaten willst du die Lösung? Schwerpunkt, kleine Kugel, große Kugel, Raumschiffmittelpunkt oder festen Bezugspunkt?

So, ich muss wieder weg,
mayap



Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301

Beitrag mayap Verfasst am: 01. Jan 2010 04:25    Titel: Antworten mit Zitat

So, doch schon wieder zurück smile

Dann liefere ich schnell noch die Rechnung und geh dann pennen...

Da ich mich der Physik hinter dem Ganzen besinnt habe, brauchen wir eigentlich weder die Stoßfolge oder sonstige Kleinigkeiten um zu zeigen, dass sich dabei effektiv nichts bewegt.

Ich werde das Schritt für Schritt durchgehen und wenn an einem Punkt schwierigkeiten bestehen oder jemand nicht einverstanden ist, bitte exakt diesen Punkt angeben.

1. Körper, die nicht stoßen, bewegen sich geradlinig gleichförmig mit konstanter Geschwindigkeit. (Newton 1).

2. Der einzige Zeitpunkt, an dem somit eine Beschleunigung des Schwerpunkts auftreten kann, ist der Zeitpunkt eines Stoßes.

3. Wenn vor und nach einem Stoß die Schwerpunktsgeschwindigkeit gleich ist, gab es keine Beschleunigung.

4. Es passiert immer nur ein Stoß gleichzeitig. Deshalb zeige ich das Ganze erst mal nur für jede beliebige Stoßfolge. Ein Spezialfall ist der, den du meinst. Egal welcher. Davon, dass es wichtig ist, dass zwei Stöße exakt gleichzeitig geschehen müssen, hast du nichts erwähnt. Mal von der technischen realisierbarkeit abgesehen. Die von mit behandelten Stöße dürfen in einem Zeitintervall von ca. 10^-20 Sekunden haben. Sonst muss man das ganze sowieso quantenmechanisch betrachten.

5. Ich betrachte ideal elastische Stöße. Mehr Information dazu unter:
http://de.wikipedia.org/wiki/Stoß_(Physik)#Ideal_elastischer_Sto.C3.9F
Bei zwei beliebigen Stahlkugeln und einem Stahlgehäuse ist dies im Weltall sehr gut erfüllt. Bevor diese nämlcih Wärme oder Dehnungsarbeit durch Stöße aufnehmen, platzen sie. Sämtliche Energien sollten also geringer sein als dass die Kugeln platzen oder die Wand des Kastens durchbrochen wird. Klingt sinnvoll, da sonst der Antrieb eh am Arsch ist. In diesem Rahmen stoßen die Kugeln und die Wand also voll elastisch. Wahlweise kann man sich auch Gummikugeln vorstellen.

6. Den Stoß leite ich nciht separat her, den sollte man aus der Schule kennen, oder mit Hilfe von Energie- und Impulserhaltung herleiten können (oder wikipedia befragen). Die gleichungen sind:


wobei m1 und v1 parameter von Gegenstand1 sind und m2 und v2 parameter von Gegenstand2 sind. die gestrichenen Größen (links) geben die Geschwindigkeit nach dem Stoß an, die ungestrichenen die Geschwindigkeit vor dem Stoß.

7. Ich benenne Masse und Geschwindigkeit von Kugel1 mit m1, v1.
Masse und Geschwindigkeit von Kugel2 mit m2, v2.
Masse und Geschwindigkeit von dem Kasten mit m3, v3.

8. Es gibt insgesamt 4 verschiedene Stöße:
- kleine Kugel mit großer Kugel
- kleine Kugel mit Wand (A)
- große Kugel mit Wand (B)
- große Kugel mit Zwischenwand

große Kugel mit kleiner Kugel etc. sind dieselben Stöße wie oben.

9. Darin sind 3 elementare Stöße enthalten.
- große Kugel mit Wand (B)
- große Kugel mit Zwischenwand
sind exakt der gleiche Stoß. Allein das Vorzeichen des Impulses der Wand wird durch die relative Geschwindigkeit gegeben.

10. Damit ich nicht drei mal die selben Rechnungen durchführen muss, verwende ich Indizes i und j, beide laufen von 1 bis 3 und sind nicht gleich. Wen ein spezieller Stoß interessieren sollte, setzt einfach die entsprechenden zahlen ein und erhält direkt das Ergebnis.

11. Ich zeige das für beliebige Anfangsgeschwindigkeiten und Massen. Es kommt immer das selbe Ergebnis heraus. Du kannst wieder einsetzen, was du magst.

12. Der Schwerpunkt ist:

Die Geschwindigkeit des Schwerpunktes ist einfach die Zeitableitung:

Dabei sind die v selbstverständlich die Geschwindigkeiten, die die Objekte vor einem Stoß haben.

13. Jeder Stoß von 2ern der 3 Objekte wird beschrieben durch:


14.
Die Schwerpunktsgeschwindigkeit VOR dem Stoß ist, wie oben angegeben:

Die Schwerpunktsgeschwindigkeit NACH dem Stoß ist, einfach mit gestrichenen Größen, also den Geschwindigkeiten nach dem Stoß:


15. Setzen wir also einfach mal ein. m_k und v_k bezeichnen die Größen für das bei diesem Stoß nicht beteiligte Objekt.
Die Summe der Massen (Nenner)ist einfach:

Die einzelnen Impulse (m*v) sind:

(m_k hat ja nirgends gestoßen)

Multiplizieren wir aus:

und addieren dann:



dann fassen wir gleiche Terme zusammen:


und klammern noch was aus:


d.h.:

Oh wunder, da ist der Impulserhaltungssatz...

Dies setzen wir nun als Summe in die Schwerpunktsgeschwindigkeit NACH dem Stoß ein:


Und schon sehen wir, dass die Schwerpunktsgeschwindigkeit nach dem Stoß noch immer die selbe ist, wie vor dem Stoß:


16. Jede Bewegung im System ist zusammengesetzt aus einer Folge von "freiflügen", das heisst Stoßfreien strecken und Stößen. Weder beim freien fliegen noch beim Stoß wird die Schwerpunktsgeschwindigkeit geändert.

17. Dies gilt für alle möglichen Anfangsgeschwindigkeiten und alle möglichen Massen. Also auch für genau diejenigen, die du dir ausgesucht hast. Dabei ist insbesondere gezeigt, dass zum Endergebnis die genaue Wahl der Massen egal ist. Ebenso sind die Anfangsgeschwindigkeiten egal.

qed.

Ich hoffe, ich habe die Rechnungen einfach genug dargestellt, normal geht das ganze auch in zwei Zeilen, habe mir Mühe gegeben. Ich hoffe, die Indices in der Summe kann man auch verstehen...

Die maximal mögliche Auslenkung ist durch die Länge des Kastens gegeben. Das heisst, dass der Vordere Punkt maximal eine Kastenlänge nach vorne schwingen kann. (Daher vor einigen Posts mein Kommentar zu einer Rakete, die halb so lang sein muss, wie die Strecke zum Mars).
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