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Gravitationsfeldkraft / Verhältnis / Durchschnitt
 
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FragenderMensch
Gast





Beitrag FragenderMensch Verfasst am: 30. Jul 2014 22:09    Titel: Gravitationsfeldkraft / Verhältnis / Durchschnitt Antworten mit Zitat

Hallihallöle,

Die Kraft, die das Gravitationsfeld auf eine Masse nähe der Erde ausübt ist ca. 10N/1Kg.

Woher weiß der Physiker, ob es sich bei den 10N/1kg um einen Durchschnittswert handelt, oder nicht?

Die 10N/1Kg können z.B. so zu Stande kommen:



Dann wäre 10N/1Kg nur ein Durchschnittswert.

Oder eben so (Annahme der Proportionalität - kein Durchschnittswert):


Wie findet der Physiker heraus, ob es sich um einen Durchschnittswert handelt, was er da gerade misst, oder nicht?
E=mc²



Anmeldungsdatum: 24.06.2014
Beiträge: 494

Beitrag E=mc² Verfasst am: 30. Jul 2014 22:43    Titel: Antworten mit Zitat

Gegenfrage: Warum sollte das so sein? Würde sich dieser Effekt, wenn es ihn denn gäbe, deiner Meinung nach nur auf die Gravitation oder auch auf die Trägheit auswirken?

http://de.wikipedia.org/wiki/Masse_(Physik)#Definition_.28tr.C3.A4ge_und_schwere_Masse.29
Hippocampus



Anmeldungsdatum: 29.06.2014
Beiträge: 83

Beitrag Hippocampus Verfasst am: 30. Jul 2014 22:54    Titel: Re: Gravitationsfeldkraft / Verhältnis / Durchschnitt Antworten mit Zitat

FragenderMensch hat Folgendes geschrieben:
[...]

Die Kraft, die das Gravitationsfeld auf eine Masse nähe der Erde ausübt ist ca. 10N/1Kg.

[...]

Entweder du meinst die Beschleunigung (N/kg) oder die Kraft (->N).
Was meinst du mit "Durchschnittswert"? Was haben deine Rechnungen damit zu tun? Bitte erklären, denn auf 0,3285 kg wirken keine 6 N.
Diese 10N/kg kommen nach dem Newtonschen Gravitationsgesetz zustande.



Dabei ist G die Gravitationskonstante, g die Feldstärke, M die Masse der Erde (oder auch die eines anderen Körpers) und r der Abstand vom Massenschwerpunkt.
Die Beschleunigung, die ein anderer Körper erfährt, ist wenige Promille kleiner und auf die Rotationsbewegung der Erde zurückzuführen (Zentrifugalkraft).
FragenderMensch
Gast





Beitrag FragenderMensch Verfasst am: 30. Jul 2014 23:27    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn N/kg die Beschleunigung ist dann meine ich die Beschleunigung smile

Mit Durchschnittswert meine ich wenn man z.B. als Durchschnittswert 10km/1h annähme (also wir eine Durchschnittsgeschwindigkeit vorliegen haben), dann wissen wir nicht ob wir z.B. nach 0,1h auch tatsächlich 1 km fahren würden. Im Durchschnitt zwar schon, aber mich interessiert ob man nach 0,1h exakt 1 km fahren würde.

Analog meine ich dies auch mit N/kg.

Wie findet man heraus ob 10N/Kg nur ein Durchschnittswert ist oder nicht? Wenn es ein Durchschnittswert ist, wissen wir nicht ob wir für 0,1kg exakt 1 Newton bekommen würden.

Ich hoffe, es ist jetzt klarer, wo mein Problem liegt smile
E=mc²



Anmeldungsdatum: 24.06.2014
Beiträge: 494

Beitrag E=mc² Verfasst am: 30. Jul 2014 23:42    Titel: Antworten mit Zitat

Jetzt könnte man banal antworten: Man nehme ein 1kg Gewicht (zB so aus Eisen für eine alte Waage) und schneide es in der Mitte auseinander. Dann werden wir 2 mal 0,5kg haben. Das ganze kann man solange tun, wie man will.

Und diese Stücke werden sich auch "halb so schwer anfühlen", also je eine Gewichtskraft von 5N "haben" (also die Erde zieht sie mit dieser Kraft an (und um ganz pedantisch zu sein: auch umgekehrt))
Hippocampus



Anmeldungsdatum: 29.06.2014
Beiträge: 83

Beitrag Hippocampus Verfasst am: 31. Jul 2014 00:01    Titel: Antworten mit Zitat

Klarer ja. Aber die Erdbeschleunigung ändert sich bei const. Entfernung zum Massenschwerpunkt und const. Masse und
const. Konstanz der Gravitationskonstante auch nicht, wie will man da einen anderen Wert (Durchschnittswert) erhalten? Man nehme ein Kilogramm und sieht, dass es ca. 10m/s² beschleunigt wird. Dann nimmt man 5 Kilogramm und sieht, dass die Beschleunigung ca. 50 m/s² beträgt.
Durchschnitt = Erdbeschleunigung

Wenn du mit konstanter Geschwindigkeit fährst, entspricht die Geschwindigkeit logischerweise auch immer der Durchschnittsgeschwindigkeit.

Man könnte bei z.B. 1 kg die Höhe verändern. Aber was soll das bringen?

Die Gravitationsbeschleunigung ist, wie gesagt, durch ein physikalisches Gesetz festgelegt.
E=mc²



Anmeldungsdatum: 24.06.2014
Beiträge: 494

Beitrag E=mc² Verfasst am: 31. Jul 2014 01:09    Titel: Antworten mit Zitat

Hippocampus hat Folgendes geschrieben:
Man nehme ein Kilogramm und sieht, dass es ca. 10m/s² beschleunigt wird. Dann nimmt man 5 Kilogramm und sieht, dass die Beschleunigung ca. 50 m/s² beträgt.

Ich hoffe nicht. Alle Körper fallen gleich schnell.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17900

Beitrag TomS Verfasst am: 31. Jul 2014 07:28    Titel: Antworten mit Zitat

Nun, zunächst stellen wir die Hypothese



auf.

Dabei ist M die Masse und kann experimentell variiert werden (wobei wir ohne weitere Massenskala nur eine "Elementarmasse" m benutzen können und alle weiteren auftretenden Massen dann in Vielfachen n*m dieser Masse m benutzen)

F ist die gemessene Kraft.

g ist die daraus abgeleitete Erdbeschleunigung.

Der Physiker führt also i = 1,2,3,..,N Experimente mit den Ergebnissen



durch. Er trägt die Massen auf der x- und die Kräfte auf der y-Achse auf. Anschließend legt er eine Gerade



durch die Messpunkte; dabei wird g so bestimmt, dass die Punkte "möglichst gut" angenähert werden. Zu den Graphiken und Formeln siehe:

http://de.m.wikipedia.org/wiki/Methode_der_kleinsten_Quadrate
http://de.m.wikipedia.org/wiki/Lineare_Regression

(im Artikel zur linearen Regression wird die Steigung b bestimmt; dies entspricht unserem g; der Wert für a muss dabei zu Null gesetzt werden, was diese Methode so nicht liefert; d.h. die. Methode muss noch leicht modifiziert werden)

D.h. der Wert von g folgt nicht als Mittelwert sondern als "best fit" an die Messpunkte.

Die o.g. Methode benutzt den linearen Zusammenhang als Hypothese. Die "Güte" des Fits folgt ebenfalls aus der Auswertung. Man könnte auch alternative Modelle mit anderen, nicht-linearen Zusammenhängen testen; die Methode wäre im Wesentlichen die selbe.

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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Hippocampus



Anmeldungsdatum: 29.06.2014
Beiträge: 83

Beitrag Hippocampus Verfasst am: 31. Jul 2014 10:46    Titel: Antworten mit Zitat

E=mc² hat Folgendes geschrieben:
Hippocampus hat Folgendes geschrieben:
Man nehme ein Kilogramm und sieht, dass es ca. 10m/s² beschleunigt wird. Dann nimmt man 5 Kilogramm und sieht, dass die Beschleunigung ca. 50 m/s² beträgt.

Ich hoffe nicht. Alle Körper fallen gleich schnell.

Oops, ich meine natürlich, dass die Kraft 10 N bzw. 50 N beträgt.
FragenderMensch
Gast





Beitrag FragenderMensch Verfasst am: 31. Jul 2014 11:39    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo smile

Danke für die Antworten. Ich fasse kurz zusammen:

@E=mc²
Das macht Sinn, was du da schreibst.

@TomS
Wenn ich das richtig verstehe, um das als Laien für mich herunter zu brechen, redest du davon, dass man mehrere Messpunkte sammelt, sie in ein kartesisches Koordinatensystem einträgt, und dann mit mathematischen Modellen bzw. Methoden versucht, auch alle anderen Punkte die man nicht gemessen hat, zu bestimmen?

In meiner Vorstellung kann ich das ganz gut machen. Wenn ich von aktuellen Werten (damit meine ich keine Durchschnittswerte) ausgehe und imaginär Punkte einzeichne und sie verbinden wollen würde, dann würde eben am besten eine Gerade dazu passen. Die Gerade verbindet die empirisch gemessenen Werte und sie geht auch durch alle nicht-gemessenen Werte hindurch (hier könnten natürlich theoretisch Fehler unterlaufen, weil man ja nicht alle Punkte messen kann), aber solange ein Physiker bisher ja niemals einen Widerspruch dazu gefunden hat, gäbe es ja auch keinen Grund nicht weiter von der Richtigkeit auszugehen.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17900

Beitrag TomS Verfasst am: 31. Jul 2014 12:33    Titel: Antworten mit Zitat

FragenderMensch hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich das richtig verstehe, um das als Laien für mich herunter zu brechen, redest du davon, dass man mehrere Messpunkte sammelt, sie in ein kartesisches Koordinatensystem einträgt, und dann mit mathematischen Modellen bzw. Methoden versucht, ...

bis hier her richtig; dann muss es lauten "... den unbekannten Parameter g bestmöglichst zu bestimmen".

FragenderMensch hat Folgendes geschrieben:
Die Gerade verbindet die empirisch gemessenen Werte und sie geht auch durch alle nicht-gemessenen Werte hindurch (hier könnten natürlich theoretisch Fehler unterlaufen, weil man ja nicht alle Punkte messen kann), aber solange ein Physiker bisher ja niemals einen Widerspruch dazu gefunden hat, gäbe es ja auch keinen Grund nicht weiter von der Richtigkeit auszugehen.

Die Gerade geht nie durch die Messpunkte, weil die ja wegen Messfehlern nie exakt auf einer Gerade liegen ;-) aber sie geht bestmöglichst durch die "Wolke" der Messpunkte.

Schau in die Links; die Bilder sagen eigtl. alles.

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Zuletzt bearbeitet von TomS am 31. Jul 2014 17:42, insgesamt einmal bearbeitet
FragenderMensch
Gast





Beitrag FragenderMensch Verfasst am: 31. Jul 2014 13:25    Titel: Antworten mit Zitat

Hi TomS,

Jap habe mir das mal angeschaut und habe mir das wohl zu simpel vorgestellt, wegen den nicht-vorhandenen Messfehlern in meinem Vorstellungsfeld.

Ich denke ich hab das soweit man das Laienhaft verstehen kann, verstanden Big Laugh
Statistik scheint dann also interessanterweise eine ziemlich wichtige Komponente der Physik zu sein.

Achja: Wird so in der Regel bei allen (physikalischen) (Grund-)Verhältnissen verfahren? Würde für mich Sinn ergeben.
TomS
Moderator


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Beiträge: 17900

Beitrag TomS Verfasst am: 31. Jul 2014 18:22    Titel: Antworten mit Zitat

FragenderMensch hat Folgendes geschrieben:
Statistik scheint dann also interessanterweise eine ziemlich wichtige Komponente der Physik zu sein.

Ich bin kein Experimentalphysiker und kann das nicht im Detail beantworten. Aber so wie ich das sehe haben wir da folgende wesentliche Elemente:
1) auf Basis existierender Theorien Vorhersagen ableiten
2) Experimente passend dazu planen und druchführen
3) Ergebnisse auswerten
Und (3) dürfte zum Großteil Statistik sein

FragenderMensch hat Folgendes geschrieben:
Wird so in der Regel bei allen (physikalischen) (Grund-)Verhältnissen verfahren?

Im Bereich der Experimentalphysik wohl fast immer. Ich denke nicht, dass man "blind" irgendwelche Experimente durchführt und irgendwie hofft, etwas zu entdecken. Alleine die Feststellung, etwas Neues entdeckt zu haben, erfordert ja eine Datenauswertung, um einen echten Effekt aus den fehlerbehafteten Daten herauszupräparieren und von irgendwelchen statistischen Schwankungen zu unterscheiden.

Stell dir vor, zu zweifelst an der Gültigkeit der Formel F = Mg; in der Praxis siehst du nie diesen exakt linearen Zusammenhang, sondern immer nur fehlerbehaftet Messpunkte. Nun hilft dir nur noch die Statistik, um zwischen einem echten Effekt (Abweichung vom linearen Verlauf) und Messfehlern (ebenfalls Abweichung vom linearen Verlauf!) zu unterscheiden, bzw. um eine STATISTISCHE Aussage treffen zu können, dass mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ein echter Effekt vorliegt.

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Zuletzt bearbeitet von TomS am 31. Jul 2014 22:25, insgesamt einmal bearbeitet
FragenderMensch
Gast





Beitrag FragenderMensch Verfasst am: 31. Jul 2014 21:53    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo TomS smile

Um das mal kurz für mich übersichtlich zu ordnen:

1. Hypothese aufstellen á la: "Es existiert ein linearer Zusammenhang zwischen physikalischer Größe X und Größe Y".

2. Experiment machen bzw. Messdaten erheben

3. Die frage beantworten ob ein echter linearer Zusammenhang zwischen Größe X und Y besteht.

Mir ist dadurch die "Physik" viel klarer geworden.
Dankeschön smile
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17900

Beitrag TomS Verfasst am: 31. Jul 2014 22:27    Titel: Antworten mit Zitat

Freut mich ;-)

Das Prinzip funktioniert auch für echt spannende Effekte wie das Higgs-Teilchen oder die beschleunigte Expansion des Universums ...

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E=mc²



Anmeldungsdatum: 24.06.2014
Beiträge: 494

Beitrag E=mc² Verfasst am: 11. Aug 2014 01:49    Titel: Antworten mit Zitat

Auch wenn der Thread schon alt ist - das ist mir noch dazu eingefallen, falls es jemanden interessiert:
http://de.m.wikipedia.org/wiki/E%C3%B6tv%C3%B6s-Experiment
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