Fliehkraft eines waagerechten Pendels

felux · Gast

Meine Frage:
Man stelle sich einen Wagen vor, auf welchem senkrecht ein waagerechtes Pendel steht. Schlägt man dieses Pendel aus (bzw. treibt an wie bei einem Metronom) so müsste die fliehkraft des Pendels den Wagen nach forne ziehen?
http://www.youtube.com/watch?v=GuTMYgQDUzs
Da nun aber nach dem 3. newtonschen Axiom auf jede Kraft eine Gegenkraft wirkt dürfte dies nicht geschehen.
Ich stell mir daher die Frage welche Kräfte in welchen Richtungen(Vektoren) wirken.

Noch ein weiteres Video des Herren:
http://www.youtube.com/watch?v=4foY5r2TMOo

Meine Ideen:
Wenn ich dass mit der Zentripetalkraft noch richtig in Erinnerung habe so ist jene nötig um einen sich bewegenden Körper in eine Kreisbahn zu zwingen. Bewegt sich der Körper aber zu schnell oder auf einem zu engen Radius so ist die zu kompensierende Zentrifugalkraft größer als meine Zentripetalkraft und mein Seil reist, der Körper fliegt tangential weiter oder der Körper wird in eine weitere Umlaufbahn gezogen und taumelt um einen Schwerpunkt(Vibrationsmotor).

Für meine vereinfachte Betrachtung (vieleicht liegt da der Fehler)hab ich das Pendel in einen 90° Winkel zum Wagen aufgestellt und das Pendel in seiner Ausgangsposition links und recht mit einer Feder verbunden und so die Lageenergie des Pendels mir der Spannenergie der 2 Federn ausgetauscht (dies sollte das Gefährt unabhängig von der Schwerkraft machen). In der Vereinfachung zeigt sich dass sich die Fliehkraft des Pendels logischer Weise proportional zu seiner Geschwindigkeit entwickelt(in Form einer umgegehrten Parabel mit der Ausgangsposition als Maximum da hier die Geschwindigkeit des Pendels maximal ist) und in Richtung die das Pendel zeigt. Da nun angenommen wird, dass der Wagen sich nur nach forne und hinten bewegen kann(zu hohe Reibung der Reifen um links oder rechts verschoben zu werden) ist nur der Teil der Zentrifugalkraft wirksam welcher welcher vektoriel nach forne oder hinten zeigt. In der Summe ist aber jene die nach Forne zeigt größer als jene die nach hinten zeigt. Jenes wiederspricht bekanntlich dem 3. newtonschen Axiom.
Es sei dahingestellt ob dieses Video eine Fälschung ist(z.B. Rücktrittbremsen der Räder) oder nicht(es erscheint zu mindestens nicht so). Was ich umbedingt wissen will ist wie die Kräfte dieses Aufbaues jetzt genau wirken. Des Weiteren zeigt sich (bei 2:07 des Videos) dass das Ganze scheinbar um einen schwerpunkt pendelt, welches ich auch nicht ganz nachvollziehen kann.

Ich hab das Forum schon nach Fliehkraftmotoren durchsucht aber in den Einträgen die ich gefunden habe wurde jetzt nicht auf genau das eingegangen was ich gesucht habe. (tut mir leit fals ich was überlesen haben sollte)

An sonsten danke ich schon mal im Vorraus und hoff einer könnte mir erklären was ich gerade übersehe.

Beste grüße Felix

felux · Gast

wow wirklich keiner eine idee... ist die beschreibung verwirrend oder ist irgendwas unklar grübelnd

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3251

felux · Gast

Dass Das nichts prophetisches sein kann war mir schon klar, immerhin kennt die Menschheit das Konzept eines Pendels schon ein paar tausend Jahre und dass niemand auf die Idee gekommen sein soll das ganze um 90° zu drehen ist albern... dass was ich aber nicht ganz kapiere ist, dass der Körper (also der gesammte Wagen) nach forne beschleunigt obwohl er sich nicht von einer anderen Masse abstösst... bei einem klassischen Fahrzeug wie einem Auto versetze ich ja die Räder in Rotation um das Auto von der Strase abzustosen und entgegengesetzt zu beschleunigen (oder besseres Beispiel eine Rakete: ich stose das Gas aus um die Rakete entgegengesetzt zu beschleuniegen). Doch hier ziehe ich ja das Gefährt nach forne da ja die Zentrifugalkraft nicht ausreichend durch eine Zentripetalkraft kompensiert wird... theoretisch könnte man jetzt natürlich argumentieren dass die Abstosung entsteht wenn ich das Pendel "spanne"... doch habe ich in meiner Vereinfachung schon die Schwerkraft durch 2 Federn ersetzt welche im 90° winkel zum Pendelstehen (daher das Spannen des Pendels würde durch die Reibung der Räder kompensiert)... alternativ könnte man sich auch einen Motor vorstellen der an der Pendelachse dreht und so das Pendel spannt. Jener würde nun entgegen der Pendelspannung ein Drehmoment induzieren doch aufgrund der Reibung der Räder kann sich der Wagen ja nur nach forne und hinten bewegen und nicht um seine Achse drehen. In beiden Fällen müsste ich nun das Problem haben, dass ich zwar eine Gegenkraft habe jene aber orthogonal zu meiner Beschleuniegung(der Fliehkraft) ist. Dies wiederspricht ja nun dem 3. newtonschen Axiom was mich zu meiner eigendlichen Frage zurückführt:

Wo ist die zu meiner Beschleuniegung vektorielle Gegenkraft?

(Auf die Idee das ganze mit mehr Freihenten zu betrachten wie bei einem Luftkissentisch oder in schwerelosigkeit bin ich jetzt nicht gekommen find ich aber vom konzept her voll cool
javascript:emoticon(' Thumbs up!

'))

Fals ich dich jetzt falsch verstanden haben sollte wäres voll toll wenn du mir nochmal genauer erklären könntest wo du die Gegenkraft siehst ???

beste Grüße felix

Thumbs up!

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3251

Sorry .. Bild überarbeitet ... ich dachte ich müßte der Einfachheit die Tangential - Beschleunigung der Kugel weglassen, aber das geht nicht ohne die Kraftvektoren falsch zu betrachten.. deswegen neue Skizze.

Wie gesagt: Der Wagen stösst sich vom Pendel ab.
Das Pendel wird nach innen beschleunigt der Wagen entgegengesetzt.
Das Pendel verliert Geschwindigkeit der Wagen gewinnt Geschwindigkeit in x.

die resultierende Zentripetalbeschleunigung des Pendels kannsd du zusammensetzen aus 3 Bewegungen.
1) Pendel rotiert um den Fixpunkt, braucht also eine Zentripetalkraft zum Fixpunkt. a_fix =v² / r.

2) Es muß die Wagenbeschleunigung des Fixpunktes mitmachen -> a_ wagen

3) tangentiale Beschleunigung des Pendel, be masseloser Betrachtung des Pendels sprich der Kugel als reine Punktmasse. kann das Pendel kein Drehmoment aufnehmen, daher kann vom Lager nur eine radiale Kraft aufgebracht werden und somit ist die resuliterende Beschleunigung radial, was sich mit einer tangentialen verzögerung erklärt.. sprich atangential wirkt gegen die Geschwindigkeit.

Weiter ist gültig actio =reactio

Kraft von Wagen auf das Pendel=
Kraft vom Pendel auf den Wagen.. damit lässt sich die wagenbeschleunigung eindeutig errechnen für den Zeitpunkt 0.

für den zeitlichen verlauf erhalten wir eine differential Gleichung.

felux_Gast · Gast

mhm... Paint ist für die Darstellung ein bissel blöd aber es solte ausreichen um mich verständlich zu machen:

Wenn sich der Wagen vom Pendel abstösst verstehe ich dann nicht warum dies als Antrieb nicht realisierbar wäre.

Bild1:
Nehmen wir an das Massestück des Pendels wäre nicht mit dem Wagen verbunden um man würde jenes anschlagen, so müsste nun das Pendel die Beschleunigung a_Pendel erfahren und davon fliegen. Hin gegen wirkt auf den Wagen die Beschleuniegung a_Rückstos welche durch a_Reibung der Räder kompensiert wird. (der Wagen kann ja nur nach forne und hinten fahren)

In Bild2: wird nun der Wagen bzw. der Fixpunkt des Pendels fixiert. Das Pendel wird wie in Bild1 beschleunigt (nicht dargestellt) und erfährt gleichsam eine Zentripetalkraft durch den Stab(/Schnur) des Pendels. Die Folge ist, dass das Massestück in eine Kreisbahn mit Radius gleich Länge des Stabes gezwungen wird.

In Bild3: kann der Wagen nun rollen. Die folge ist dass die Zentripitalkraft geringer ist. Daher versucht das Massestück eine Umlaufbahn mit einem größeren Radius einzunehmen. Da nun aber der Stab nur einen begrenzsten Radius zulässt zieht das Massestück den Wagen mit sich um auf die neue Umlaufbahn zu kommen. Der Wagen erfährt eine Beleunigung a_Wagen.

Wenn man nun wie in Bild4: die Vektoren einträgt so würde es doch heisen, dass der Wagen sich von der linken Seite abstöst ("spannen" des Pendels) um sich nach forne hin zu beschleunigen. Dies dürfte ja nach dem 3. newtonschen Axion auch nicht möglich sein.

Des Weiteren:
Würde man den Aufbau von Bild4: an der oberen Wagenkante spiegeln und ohne Räder auf einen Luftkissentisch stellen so müsste sich beim Initieren ("spannen" der beiden Pendel) der Rückstos beider Pendel kompensieren (der Rückstos muss nicht von der Reibung geschluckt werden). Und da die Pendel entgegengesetzt schwingen müsste sich auch das Drehmoment beider Pendel ausgleichen (sprich das Gefährt würde sich nicht um seine eigene Achse drehen).

Doch da ich mich nicht einmal von der Seite abtose wohin ist meine zur Bewegungsrichtung entgegengesetzte Kraft??? grübelnd

Beste Grüße felix

felux · Gast

ahm... wie lade ich ein bild hoch geschockt

felux · Anmeldungsdatum: 04.06.2014 Beiträge: 4

so jetzt aber ...
was ein krampf

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3251

zunächst mal habe ich meine Antwort editiert, ich hatte versucht es so simpel wie möglich zu halten konnte aber auf atangential (Drehmoment) doch nicht verzichten.

zu Bild 1: das ist richtig , wenn du auf den Wagen stehst und die Kugel wegschießt. stehst du nicht drauf sondern daneben passiert natürlich nichts Augenzwinkern

da bekommt alles die Erde ab

zu Bild 2: wir das Pendel fixiert. so benötigt der Wagen eine Zentripetalkraft um das Pendel um den fixpunkt kreisen zulassen. diese sprüst du wenn du ihn fest hälst. oder er hat keine Rollen dann übernimmt das die Reibung im Boden.

zu Bild 3:
hat er Rollen und
lässt du ihn los fährt er nach rechts in Richtung Kugel bzw reactio die Kugel beschleunigt nach links in Richtung wagen. der eine nach links der andere nach rechts.

Denk dir das so,im Bild 2 muß die Kugel alleine nach innen beschleunigen bzw nach links..

wenn er aber rollen kann. dann übernimmt einen Teil der Wagen.. bzw die Kugel beschleunigt nicht mehr so starkt nach links weil der Wagen einen Teil nach rechts beschleunigt. vielleicht denk dir jeder übernimmt die Hälfte um das selbe wie vorher zu erreichn, obwohl das natürlich auf die Masseverhältnisse ankommt.

bedenke, wenn zwei Körper aufeinander zu beschleunigen mit a_1 und a_2 dann sieht es von einem Körper so aus als würde der andere mit a=a_1+a_2 beschleunigen.. du erreichst also die selbe Zentripetalbeschleunigung wenn du dein Messsystem auf den Wagen beziehst, da die Kugel dann mit aWagen+aKugel=a zentripetal_vorher auf dieses Messystem hinbeschleunigt.

zu Bild 4 würde ich das so ausdrücken.

die Kugel erfährt eine Kraft ( Beschleunigung) sagen wir durch eine Feder die am Wagen montiert ist. actio...

reactio der Wagen erfährt durch die Feder dieselbe Kraft in die andere Richtung die aber durch Reibung kompensiert wird und somit auf die Erde übergeht.
somit ist actio und reactio erfüllt..

durch den Fall, das die Kugel am fixpunkt montiert ist. erfährt der Wagen durch die Kugel eine Kraft (beschleunigung ) nach rechts -> actio.... reactio die Kugel erfährt eine Kraft durch den Wagen (Beschleunigung) nach links... auch hier ist actio und reactio erfüllt.

warum du glaubst das widerspräche den 3 Axiom mußt du mir nochmals erklären

felux · Anmeldungsdatum: 04.06.2014 Beiträge: 4

ich verstehe nicht ganz wie du die Tangentialbeschleuniegung konstruiert hast da ich nicht ganz eindeutig die Vektoraditionsdreiecke deiner Zeichnung interpretieren kann... aber ich glaube dass das für meine Ausführung nicht notwendig ist:

Wie schon unter "Des Weiteren" erleutert kann man durch eine Spiegelung des Aufbaus auf eine a_Reibung verzichten da sich beide Rückstoskräfte annulllieren würden.
Nehmen wir nun weiter an die Pendel wären wie im Video leicht geknickt
und um eine Gravitationskraft zu simulieren wäre über den Pendeln eine Magnetische Platte angebracht welche die Pendel(auch magnetisch) abstöst.
Daher je höher ein Pendel ausschlägt desdo stärker wird es von der magnetischen Platte abgestosen.
Zuletzt wird der Aufbau an der magnetischen Platte gespiegelt.

Wenn ich nun alle 4 Pendel gleichzeitig anschlage würden, müssten sich alle 4 Rückstoskräft gegenseitig kompensieren.
Und da jeweils 2 Pendel gegeneinander drehen kompensieren sich auch die Drehmomente.

Letztlich wäre also die Folge, dass das Gefährt im schwerelosen Raum durch die Fliehkraft nach Forne gezogen wird ohne das Masse abgestosen wird.
Sprich wenn sich die Kräfte so entwickeln wie du bei deinem Komentar zu Bild4 erleutert hast so würde man das 3. Axiom verletzen.

Daher denke ich, ich habe irgendwas übersehen aber was
grübelnd

Beste Grüße felix

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3251

tangential beschleunigung kannsd du dir als verlangsamung der Kugel in der Rotation um den Fixpunkt vorstellen,
und diese habe ich nicht konstruiert. sondern ich habe aus awagen und der zentripetalbeschleunigung die man normalerweise zu einem Fixpunkt benötigt ein Parallelgramm erstellt mit einer strichlierten resultierenden. das zweite Parallelogramm folgt aus der strichlierten resultierenden und atangential was uns die Beschleunigung ares liefert.

ich habe im Prinzip die Gesamt-Resultierende aus a_wagen , ai_fix und a_tangential gebildet.

dann
deinen Versuchsaufbau verstehe ich nicht so ganz, zeichne den doch bitte genau auf inklusive wo die Schwerkraft simulierenden Platten befestigt sind.

nehmen wir zwei waagrechte Pendel wie in deinem Bild (desweitern) die müssen halt höhen versetzt fliegen. daher vernachlässigen wir das du hier in All eine Rotation um die Ebene durch die Höhenversetzung erhalten wirsd, also bleiben wir auf der Erde am Boden mit Wagen.

wenn die magnetischen Platten die Kugeln abstossen, heben sich die Rückstosskräfte auf den Wagen auf. die Beiden Kugeln haben denselben Impuls entgegengesetzt.. somit ist die gesamte Impulssumme in y 0.

Nun habe ich gesagt das der Wagen nach rechts beschleunigt und die zwei Kugeln nach links wenn Sie fixiert sind. und das nach actio und reactio.

der Impuls des wagens nach rechts hat einen entgegengesetzten Impuls der Kugeln nach links somit ist auch die gesamte Impulssumme in x 0..

sprich das was die kugeln (Pendel) nach links an impuls haben hat der Wagen an in Impuls von rechts.
da die Kräfte stehts nach actio und reactio wirken, wirds sich das nicht ändern des einen Gewinn ist des anderen Verlust. daher wird sich das System nicht davon bewegen sondern höchsten der Wagen hin und her und zwar so das der Gesamtschwerpunkt von Wagen und Pendel immer an derselben stelle liegt.

wenn die Kugeln nach links fliegen fährt der Wagen nach rechts...l spätestens wenn sie aber auf gleicher Höhe mit den Wagen sind dreht die Zentripetalkraft um und der Wagen wird in der nach rechts fahrt verzögert. und steht schließlich, wenn sich die Kugel wieder nach rechts bewegen, nun bewegt sich der Wagen nach links..

Dann nehmen wir den Fall eine Kugel. wobei oben und unten so wie du den Wagen gezeichnet hast eine Magnetplatte ist.... die die Kugel immer hin und her bewegt sodass wie du wahrscheinlich das meinst der Wagen immer weiter nach vorne fahren würde..

das Problem dabei ist.. das wenn der Wagen nach rechts fährt die Kugel nach links beschleunigt wird und somit immer weiter nach links aus der Magnetzone entweicht..
Impuls von Wagen und Kugel sind entgegengesetzt in x Richtung und heben sich immer auf.

damit die Kugel die Magnetzone nach links nicht verlässt müsstest du sie wieder in Richtung Wagenbewegung beschleunigen. das würde wahrscheinlich sogar der Magnet erledigen, denn ist die Kugel zu weit links aus der Magnetzone. so wird die Kraft vom Magneten auf die Kugel wahrscheinlich nicht mehr gerade nach obne zeigen sondern schräg nach rechts oben.. die Kugel gewinnt also an Geschwindigkeit in Wagenfahrtrichtung, reactio der Magnet der am Wagen befestigt ist wirkt auf den Wagen mit einer Kraft schräg nach links unten , bremst also den Wagen, und schon wieder beleibt die Impulssumme in x gleich null. . der Gesamtimpuls in x bleibt immer 0. Kugel und Wagen heben sich in x immer auf egal welche Anordnung, du erreichst höchstens ne hin und her schwingung und verkomplizierst das Einfache nur mit verschachtelten Versuchsanordnungen, du entkommst nicht der Impulserhaltung im abgeschlossenen System in x, welche die unweigerliche Folge davon ist das Kräfte nach actio reactio wirken... des einen Gewinn ist des anderen Verlust

felux · Anmeldungsdatum: 04.06.2014 Beiträge: 4

mir ist nicht ganz ersichtlich warum sich die zentripetalkraft umkehren sollte müsste doch jene immer nach innen gerichtet sein ...

ich hab das ganze mit dem aufbau so gemeint ... (abbildung) und auch gleich meinen denkfehler gesehen ...
wenn das pendel vollens ausgeschlagen ist stöst es sich von der magnetischen platte ab und zwar nicht nur senkrecht wie bei der schwerkragt sondern auch schräg in richtung der ausgangs position...daher pendelt der ganze aufbau hin und her

und ähnliches müsste ja dann auch beim wagen( Bild4 )passieren... hier wird ja das pendel wieder durch die erdanziehungskraft angezogen und pendelt daher mit dem planeten

daher die gegenkraft die ich die ganze zeit gesucht habe ist jene kraft welche das pendel an seinem hösten punkt wieder beschleunigt

okay Rock

danke viel mals

beste grüße felix

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3251

mit umkehren der Zentripetalkraft meine ich bei Betrachtung der x Komponente, die zuerst nach links wirkt, wenn die kugeln dann auf gleicher Höhe mit dem Wagen Drehlager sind, wirkt sie in die andere Richtung nach rechts. und Bremst Kugeln und das reactio bremst den Wagen. ein hin und her.

MFG