Kräfte bei Kreisbewegung

student11 · Anmeldungsdatum: 09.03.2012 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo zusammen

Bei einer Kreisbewegung mit konstanter Geschwindigkeit ist die resultierende Kraft ja immer die Zentripetalkraft, die in den Kreismittelpunkt zeigt. Mir ist jedoch jetzt nicht ganz klar, welche Kräfte sich denn zu dieser Zentripetalkraft addieren. Ich habe mich schon darüber informiert, aber es gibt immer wieder irgendwelche Unklarheiten.. Wenn ich mich auf einer horizontalen Ebene in einem Kreis bewege, kommt diese Zentripetalkraft z.B. von der Seilkraft etc..

Wie ist es aber bei einer vertikalen Kreisbewegung? Da hat es ja vor allem die Gewichtskraft und die Normalkraft, die eine Rolle spielen.. Aber dann ist es ja sofort das Problem, dass das keien Bewegung mit konstanter GEschwindigkeit mehr ist..
Also wenn man sich beispielsweise jemand auf einem Looping vorstellt, dann wirken Normalkraft, Gewichtskraft, die sich dann in einer Komponente zur Zentripetalkraft "ergänzen" und in der anderen Komponente eine Beschleunigung verursachen? Stimmt das so??
Was wirken denn an den 3 wesentlichen Punkten für Kräfte:
1) ganz unten
2) ganz oben
3) in der MItte links oder rechts..

Stimmt es so, dass die resultierende Kraft nur bei einer gleichförmigen Bewegung immer ins Zentrum zeigen muss, bei Bewegung mit Betragsänderung der GEschwindigkeit (wie z.B. Looping) zeigt die resultierende NICHT ins Zentrum. Denn sonst kann ich mir nicht erklären, wie das in 3) aussehen soll:

Normalkraft zeigt ins Zentrum, Gewichtskraft nach unten, die resultierende kann ja unter keinen Umständen ins Zentrum zeigen..

Vielen Vielen Dank fürs Durchlesen dieses langen Texts und für eure Hilfe

Meine Ideen:
[Eigentlich schon oben formuliert]

Kurz: Für Kreisbewegung mit konstanter Geschwindigkeit (vom Betrag her): Es wirkt Zentripetalkraft, die die resultierende aller Kräfte ist.. Wirkt in Mitte und ist immer gleich gross..
Für ein Looping kann man soweit ich weiss keine konstante Geschwindigkeit annehmen, fährt man hinauf, wird man eher abgebremst, beim Hinunterfahren ist man schneller, da die Gewichtskraft "hilft". Deshalb ist der resultierende Kraftvektor nicht mehr in die Mitte, da es auch eine Komponente in Richtung der Tangente gibt, sodass der Körper beschleunigt wird...

Systemdynamiker · Anmeldungsdatum: 22.10.2008 Beiträge: 594 Wohnort: Flurlingen

Auf den Begriff Zentripetalkraft würde ich ganz verzichten, denn er is wahrlich überflüssig. Dafür würde ich mir ein generelles Schema merken. Das Schema heisst freischneiden (free body diagram):

1. Den Körper separat zeichnen.
2. Die Gewichtskraft eintragen.
3. Alle Oberflächenkrafte aufgrund ihrer Wirkung erkennen und einzeichen.

Dieses Verfahren wird in technischen Mechanik erfolgreich angewendet: http://www.youtube.com/watch?v=dm6YEgDET4A

Die Summe über alle Kräfte, die resultierende Kraft, kann dann in eine Komponente parallel zur Geschwindigkeit und in eine Komponente normal zur Geschwindigkeit zerlegt werden. Die erste fasst alle leistungsbehafteten Kräfte zusammen, die zweite die leistungsfreien. Die Normalkomponente könnte man nun als Zentripetalkraft bezeichnen. Aber wieso eigentlich? Sie heisst ja schon Normalkomponente der resultierenden Kraft.

Bei der gleichmässigen Kreisbewegung wirkt die resultierende Kraft normal zur Geschwindigkeit, es gibt also nur die Normalkomponente. Das kann eine Einzelkraft sein wie beim Satelliten oder das kann die Summe über über mehrere Kräfte sein wie beim Kettenkarussell.
Siehe auch: http://www.youtube.com/watch?v=16HiNCBJAeg

Beim Looping gibt es zwei Punkte (oben und unten), wo die resultierende Kraft normal steht. Hier setzt sich die resultierende Kraft aus Gewichts- und Führungskraft (Seil, Schiene) zusammen.
Siehe auch: http://www.youtube.com/watch?v=egOeIZjiFEA

Wenn man den Looping wirklich verstehen will, sollte man ihn einmal modellieren und simulieren http://www.youtube.com/watch?v=Uk6Eo7cxSzQ

student111 · Gast

Vielen Dank für die schnelle Antwort und die tollen Links.. Die haben mir ser geholfen..

Also habe ich das so richtig verstanden, dass wenn der Körper die gleiche Geschwindigkeit hat, die resultierende Kraft immer in das Zentrum zeigt, also die Kraft nur eine normale Komponente hat; wenn es zusätzlich eine Geschwindigkeitsbetragsänderung gibt, gibt es eine tangentiale Komponente der resultierenden Kraft, die dann nach 2. Newton zusätzlich noch die Geschwindigkeit (Betrag) ändert.