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hever
Anmeldungsdatum: 19.02.2005
Beiträge: 17
Wohnort: Erkrath
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 hever Verfasst am: 24. Feb 2005 17:04 Titel: Verständnis Kraft/Gegenkraft (Hand auf Wand, Gewichtskraft) |
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Hallo,
ich habe ein Verständnisproblem beim folgenden Beispiel:
A:
Ich stehe vor einer Wand, hebe meine Hand und bewege sie in richtung Wand. Hierzu wende ich eine Kraft F auf um meine Hand der Masse m zu beschleunigen (a). a = F / m.
Wenn meine Hand die Wand erreicht hat, habe ich zwei Probleme:
1. Wie kann ich eine Kraft auf die Wand ausüben, wenn meine Hand der Wand garnicht näher kommen kann? (Wenn meine Hand der Wand nicht näher kommen kann, weil sie schon darauf aufliegt, dann kann ich keine Strecke zurücklegen, also auch meine Hand nicht beschleunigen. Ohne Beschleunigung gibts keine Kraft. F = m * 0m/s² = 0N.) Aber es ist doch klar dass ich trotzdem eine Kraft auf die Wand ausübe während ich drücke...
2. Wie kann die Wand überhaupt eine Gegenkraft aufbringen, sie kann sich ja schließlich überhaupt nicht bewegen. Also wo kommt diese Gegenkraft her? Ist diese Gegenkraft eine Scheinkraft?
B:
Im Vakuum fallen ein Stein und ein Elefant gleich schnell, trotz recht hoher Massendifferenz. Die Kraft die auf die beiden Körper wirkt ist aber doch nach F = m * a unterschiedlich, schließlich hat der Elefant ja mehr "Massen" als der Stein. Wird die Kraft erst interessant wenn ein Widerstand wie Beispielsweise eine Waage hinzukommt relevant oder wie muss ich das verstehen?
(Eigentlich müsste der Elefant doch schneller fallen, weil er eine höhere Masse hat, auch wenn es nicht so ist, weil eine höhere Kraft ihn zu Boden zieht.)
Danke im Vorraus
Philipp |
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Mister S
Anmeldungsdatum: 06.01.2005
Beiträge: 426
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| Mister S Verfasst am: 24. Feb 2005 17:18 Titel: |
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Zu B versteh ich dein Problem nicht: du hast doch selbst geschrieben, dass auf beide nicht die gleiche Kraft wirkt (die Masse kürzt sich raus). Wenn auf beide die gleiche Kraft wirken würde, würde der Elefant natürlich später da sein (vorrausgesetzt der Stein ist leichter)
zu A: Du bewegst dich nicht, weil du dich im Kräftegleichgewicht befindest. Zum einen ist da die Gegenkraft der Wand, die dich nach hinten drückt, zum anderen die Reibungskraft deiner Füße. Die drückt dich mit gleichem Betrag nach vorne. Das gleiche gilt für die Wand. Du kannst dich ja mal auf Rollschuhe stellen, und gegen die Wand drücken. Übrigens ist es nicht richtig, dass Kraft nur über einen Weg verrichtet werden kann. Das gilt nur dann, wenn Arbeit verrichtet werden soll. Wenn du aber zum Beispiel einen Stein festhalten sollst, dann bewegt der sich nicht, und du übst keine Kraft über einen Weg aus, trotzdem übst du zweifelsohne eine Kraft aus. |
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Dr.Oleg
Anmeldungsdatum: 25.01.2005
Beiträge: 98
Wohnort: Dresden
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| Dr.Oleg Verfasst am: 24. Feb 2005 17:29 Titel: |
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Zu A: Ich kann Mister S nur zustimmen, wie bei B. Und zu der Sache mit der Scheinkraft...Ich weiß immer noch nicht, was das ist vielleicht könntest du oder irgendjemand für mich mal freundlicherweise definieren. Wenn die Wand keine Kraft ausüben würde, würdest deine Faust doch einfach durch sie hindurchgleiten und du würdest wieder beschleunigen. DIE WAND BLEIBT ABER, wie du schon sagtest, REGUNGSLOS STEHEN. Das Problem bei deiner Vorstellung ist, wie Mister S schon sagte, dass du davon ausgehst, dass sich immer etwas bewegen muss, wenn eine Kraft wirkt. Lies dir mal das Trägheitsgesetz durch. Schon dort wird von einem Kräftegleichgewicht gesprochen, bei dem sich nichts bewegt.
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Wenn der Weise auf die Sterne zeigt, sieht der Idiot nur den Finger...
In Foren betiteln sich manche Idioten mit Namen und akademischen Titeln, die sie in Wirklichkeit gar nicht besitzen. Das beste Beispiel ist "Dr. Oleg". |
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hever
Anmeldungsdatum: 19.02.2005
Beiträge: 17
Wohnort: Erkrath
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| hever Verfasst am: 24. Feb 2005 17:51 Titel: |
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B:
| Zitat: | | Zu B versteh ich dein Problem nicht: du hast doch selbst geschrieben, dass auf beide nicht die gleiche Kraft wirkt (die Masse kürzt sich raus). Wenn auf beide die gleiche Kraft wirken würde, würde der Elefant natürlich später da sein (vorrausgesetzt der Stein ist leichter) |
"(die Masse kürzt sich raus)" - Was meinst du damit?
Mein Problem ist das im Vakuum alles gleich stark beschleunigt fällt. Wenn also ein Stein und ein Elefant zum gleichen Zeitpunkt zu fallen beginnen kommen sie auch zum gleichen Zeitpunkt am Boden an. Auf den Elefanten wirkt aber doch eine Höhere Kraft als auf den Stein, weil der Elefant eine höhere Masse hat, mehere Tonnen, das macht mehrere kilo oder Mega Newton die den Elefanten nach unten ziehen. Der Stein ist leicht und dadurch wirkt nur eine geringe Kraft die Ihn nach unten zieht. Wieso ist der Stein trotzdem so schnell unten wie der Elefant?
A:
| Zitat: | | Du bewegst dich nicht, weil du dich im Kräftegleichgewicht befindest. Zum einen ist da die Gegenkraft der Wand, die dich nach hinten drückt, zum anderen die Reibungskraft deiner Füße. |
Woher kommt denn diese Gegenkraft der Wand, bzw. wodurch lässt sie sich beschreiben? Ist sie evtl nur eine Kraft die durch F = -F angenommen wird und gebraucht wird um ein Kräftegleichgewicht zu beschreiben?
"die Reibungskraft deiner Füße" - Hiermit wirkt eine neue Kraft die gegen die Gegenkraft der Wand wirkt ?!
| Zitat: | | Übrigens ist es nicht richtig, dass Kraft nur über einen Weg verrichtet werden kann. Das gilt nur dann, wenn Arbeit verrichtet werden soll. Wenn du aber zum Beispiel einen Stein festhalten sollst, dann bewegt der sich nicht, und du übst keine Kraft über einen Weg aus, trotzdem übst du zweifelsohne eine Kraft aus. |
Das stimmt, da habe ich mir auch schonmal Gedanken drüber gemacht, das hängt mit Energie zusammen, oder ? |
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Dr.Oleg
Anmeldungsdatum: 25.01.2005
Beiträge: 98
Wohnort: Dresden
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| Dr.Oleg Verfasst am: 24. Feb 2005 17:57 Titel: |
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| hever hat Folgendes geschrieben: |
Woher kommt denn diese Gegenkraft der Wand, bzw. wodurch lässt sie sich beschreiben? |
Durch die feste Bindung der Atome, die die Wand nicht nachgeben lassen.
| hever hat Folgendes geschrieben: |
"die Reibungskraft deiner Füße" - Hiermit wirkt eine neue Kraft die gegen die Gegenkraft der Wand wirkt ?!
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Ja.  Im Prinzip wirkt die Gegenkraft(von der Wand wirkend) einer Gegenkraft(von der Reibungskraft wirkend)
| hever hat Folgendes geschrieben: |
Das stimmt, da habe ich mir auch schonmal Gedanken drüber gemacht, das hängt mit Energie zusammen, oder ? |
Genau.
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Wenn der Weise auf die Sterne zeigt, sieht der Idiot nur den Finger...
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Zuletzt bearbeitet von Dr.Oleg am 25. Feb 2005 16:02, insgesamt einmal bearbeitet |
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hever
Anmeldungsdatum: 19.02.2005
Beiträge: 17
Wohnort: Erkrath
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| hever Verfasst am: 24. Feb 2005 18:16 Titel: |
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| Zitat: |
Wieso ist der Stein trotzdem so schnell unten wie der Elefant?
- Weil er durch die kleiner Masse am Anfang eine größere potenzielle Energie hatte. |
Das nehm ich jetzt mal so hin, dazu muss ich erst noch Energie durchnehmen 
| Zitat: |
Woher kommt denn diese Gegenkraft der Wand, bzw. wodurch lässt sie sich beschreiben?
- Durch die feste Bindung der Atome, die die Wand nicht nachgeben lassen.
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Aber entsteht die Gegenkraft nicht erst wenn ich Kraft auf die Wand ausübe? Wenn Sie immer wirkent würde, dann würde die Wand sich ja wenn ich nicht dagegen halten würde bewegen.... |
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Mister S
Anmeldungsdatum: 06.01.2005
Beiträge: 426
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| Mister S Verfasst am: 24. Feb 2005 19:22 Titel: |
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Die Masse kürzt sich tatsächlich raus!
also, die Kraft ist F=mg
Die Beschleunigung ist F/m also insgasamt 
Ich denke, es ist eindeutig, dass sich die Masse wegkürzt. |
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Mr.E
Anmeldungsdatum: 05.05.2004
Beiträge: 61
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| Mr.E Verfasst am: 24. Feb 2005 21:20 Titel: |
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Das liegt daran, daß a und g sozusagen das Gleiche ist. Beides eine Beschleunigung.
Die Wand ist elastisch und drückt gegen deine Hand. Fühlt sich nicht elastisch an, aber...
Elefant und Stein haben verschiedene potentielle Energien (Epot=m*g*h).
Die pot. Energie (Höhenenergie) wird in kinetische Energie (Bewegungsenergie) umgewandelt (dadurch, daß Stein und Elefant fallen).
Wenn die beiden unten ankommen, ist die komplette Epot in Ekin umgewandelt worden.
Der Elefant wird mehr kin. Energie haben:
Ekin= 1/2*m*v²
Aber die Geschwindigkeit ist nicht von der Masse abhängig:
1/2*m*v² = m*g*h
m kürzt sich weg
1/2*v² = g*h
v ist also nur von Ortsfaktor (das ist eine Beschleunigung) und Höhe abhängig.
v = Wurzel[2*g*h]
Wenn man die Falldauer hätte, ginge es ohne Wurzel. Ist aber egal.
a=g
F=m*a
Auf den Elefanten wirkt also eine größere Kraft. Er wird aber trotzdem nicht schneller, weil er träger ist. Mit einem Fahrrad verbläßt du an der Ampel jeden normalen LKW (mit Fahrrad meine ich auch etwas, das die Bezeichnung verdient...).
Interessant wäre jetzt zu wissen, ob Stein und Elefant beide parallel gleichstark beschleunigt werden, oder ob der Stein schneller losfliegt und vom Elefanten eingeholt wird.
Letzteres kann ich mir aber nicht vorstellen, da beide gleichzeitig unten ankommen, egal aus welcher Höhe. Der Elefant macht seine Trägheit also dadurch wett, daß eine größere Kraft auf ihn wirkt.
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Zuletzt bearbeitet von Mr.E am 24. Feb 2005 21:25, insgesamt einmal bearbeitet |
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Mister S
Anmeldungsdatum: 06.01.2005
Beiträge: 426
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| Mister S Verfasst am: 24. Feb 2005 21:21 Titel: |
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Wieso wollt ihr das ganze unbedingt über die Energie angehen? Außerdem verdrehst du hier Ursache und Wirkung: Weil man so umformen kann, ist a=g |
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Mr.E
Anmeldungsdatum: 05.05.2004
Beiträge: 61
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Mister S
Anmeldungsdatum: 06.01.2005
Beiträge: 426
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| Mister S Verfasst am: 24. Feb 2005 21:30 Titel: |
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Wenn du für a g einsetzt, wirst du feststellen, dass in der Ortsformel t als variable und m garnicht vorkommt. Für jede beliebige Zeit sind sie gleich. |
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Mr.E
Anmeldungsdatum: 05.05.2004
Beiträge: 61
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Dr.Oleg
Anmeldungsdatum: 25.01.2005
Beiträge: 98
Wohnort: Dresden
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| Dr.Oleg Verfasst am: 25. Feb 2005 09:58 Titel: |
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| Mr.E hat Folgendes geschrieben: | Interessant wäre jetzt zu wissen, ob Stein und Elefant beide parallel gleichstark beschleunigt werden, oder ob der Stein schneller losfliegt und vom Elefanten eingeholt wird.
Letzteres kann ich mir aber nicht vorstellen, da beide gleichzeitig unten ankommen, egal aus welcher Höhe. |
Sie fliegen auch beide parallel zueinander, wenn man die Luftreibung außer Acht lässt. Ihre Beschleunigung ist, wie du gesagt hast, durch die unterschiedliche Trägheit trotz der unterschiedlichen Kraft gleich. Das kommt wird eigentlich schon in deinen Formel zur Geschwindigkeit deutlich, weil die beiden Körper in jeder Höhe h die gleiche Gecshwindigkeit haben(die Formel für die kinetische Energie kann man auch
v=a*t --> Ekin=(a*t)^2/2*m --> a = (2*g*h)^[1/2]/t
schreiben, dann siehtst du das sie auch zu jedem Zeitpunkt t die gleiche Beschleunigung haben.) Gabs sogar mal ein Expermiment in der "KnoffHoff-Show" - natürlich hat man da auf den Elefanten verzichtet.
@MisterS: Nach dieser Rechnung und nach der Rechnung der Energie kürzt sich die Masse natürlich raus. Ich hatte ein kurzes Blackout und dachte du wolltest die Massen Elefant-Stein miteinander kürzen.
@hever: Sorry, ich habe mich verschrieben. Die potenzielle Energie des Steines ist kleiner, weil er die kleinere Masse hat. Doch wie aus Mr.Es Rechnung ersichtlich ist, kürzt sich in Bezug auf die Geschwindigkeit die Masse raus. Qualitativ ist diese Tatsache nur über die Trägheit der Körper zu verstehen, die bei größerer Masse sich einer Bewegungsänderung(dieses mal durch die Änderung des Betrags der Geschwindigkeit) entgegensetzt.
@Wand: Natürlich existiert die Kraft in horizontaler Richtung erst, wenn du eine Kraft in diese Richtung auf die Wand wirken lässt. Bis dahin sind die Atome in einem bestimmten Gleichgewicht zueinander. Sobald du Anfgängst mit deiner Kraft "einzelne" zu verschieben, kommt es zu Abstoßungskräften, weil die ideale Vereilung der Laungsträger nicht erreicht ist und die Atome anstreben wieder ihren räumlichen Urzustand zu erreichen. Daher kommt die Gegenkraft. Ich halte es allerdings nicht für sinnvoll bei jedem Kräfte-Problem wieder in die atomere Ebene vorzudringen um etwas zu verstehen. Du hast das Wechselwirkungsgesetz und du kannst davon ausgehen das es stimmt - solange du nicht in die Quantenphysik kommst. Was da passiert... 
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Wenn der Weise auf die Sterne zeigt, sieht der Idiot nur den Finger...
In Foren betiteln sich manche Idioten mit Namen und akademischen Titeln, die sie in Wirklichkeit gar nicht besitzen. Das beste Beispiel ist "Dr. Oleg".
Zuletzt bearbeitet von Dr.Oleg am 25. Feb 2005 16:01, insgesamt einmal bearbeitet |
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etzwane
Anmeldungsdatum: 23.12.2004
Beiträge: 90
Wohnort: Hude
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| etzwane Verfasst am: 25. Feb 2005 12:07 Titel: |
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Ich denke, es ist Zeit, die Kraft auf den Elefanten bzw. auf den Stein auf die Ursache zurückbringen, und zwar auf die Gravitationskraft, hier also die Erdanziehungskraft.
Und die berechnet sich zu (auf bzw. gering über der Erdoberfläche):
 für den Elefanten
 für den Stein
mit
Gleichzeitig gilt:
Setzt man die beiden Gleichungen für die Kräfte jeweils gleich, so kürzen sich die Massen für Elefant und Stein weg, und es bleibt die für beide Körper gleiche Beschleunigung nach unten:
Ohne Luftwiderstand usw. fallen also Elefant und Stein gleich schnell mit der Beschleunigung  , wie man jetzt aus den Zahlenwerten für  "leicht" ausrechnen könnte. |
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Mister S
Anmeldungsdatum: 06.01.2005
Beiträge: 426
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| Mister S Verfasst am: 25. Feb 2005 12:09 Titel: |
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Also, die Formel für die beschleunigte Bewegung ist ja:
da die beschleunigung ja immer gleich bleibt, kommt für jede Zeit t auch nur ein Ort infrage. die Masse ist also egal. |
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Gast
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| Gast Verfasst am: 25. Feb 2005 13:29 Titel: |
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Wandproblem:
| Zitat: | | Natürlich existiert die Kraft in horizontaler Richtung erst, wenn du eine Kraft in diese Richtung auf die Wand wirken lässt. Bis dahin sind die Atome in einem bestimmten Gleichgewicht zueinander. Sobald du Anfgängst mit deiner Kraft "einzelne" zu verschieben, kommt es zu Abstoßungskräften, weil die ideale Vereilung der Laungsträger nicht erreicht ist und die Atome anstreben wieder ihren räumlichen Urzustand zu erreichen. Daher kommt die Gegenkraft. |
Jetzt kann ich mir die Kraft gut vorstellen. - Ähnlich wie bei einem Luftballon oder einer Luftmatraze. Diese Gegenstände sind auch besterebt in ihre "ausgangsform" zu gelangen. Je fester ich sie zusammendrücke desto stärker drücken sie zurück, bis zu einem gewissen grad versteht sich
Danke an alle, jetzt ist mir einiges klarer! |
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Dr.Oleg
Anmeldungsdatum: 25.01.2005
Beiträge: 98
Wohnort: Dresden
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| Dr.Oleg Verfasst am: 25. Feb 2005 13:34 Titel: |
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Puhh, war ein hartes Stück Arbeit... 
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Wenn der Weise auf die Sterne zeigt, sieht der Idiot nur den Finger...
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Mr.E
Anmeldungsdatum: 05.05.2004
Beiträge: 61
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