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ozymandias
Anmeldungsdatum: 15.03.2016
Beiträge: 5
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 ozymandias Verfasst am: 15. März 2016 15:04 Titel: Newtonsche Axiome nur in Inertialsystemen vs Aufzug-Aufgabe |
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Hallo! Ich lese im Moment im Giancoli - Physik rum und habe da eine Frage.
Ich bin gerade beim Themenblock "Newtonsche Axiome" und ich muss sagen, dass dieser Abschnitt mich ziemlich verwirrt. Der Abschnitt beginnt mit der Einführung von Inertialsystemen und diesem Beispiel:
Das erste Newton’sche Axiom gilt nicht in jedem Bezugssystem. Wenn sich Ihr Bezugssystem z. B. fest in einem Auto befindet und das Auto beschleunigt, beginnt ein Körper wie z. B. eine Flasche, die sich im Fahrzeug befindet, möglicherweise, in Ihre Richtung zu rollen (so lange die Geschwindigkeit des Autos konstant war, blieb sie in der Ruhelage). Die Flasche hat in Ihre Richtung beschleunigt, obwohl weder Sie noch irgendjemand eine Kraft auf sie in dieser Richtung ausgeübt hat.
Zunächst einmal: Warum sollte da denn keine Kraft wirken? Wer sagt das? Warum kann man das Ganze nicht als Gegenkraft zur Beschleunigung interpretieren?
Das Ganze wäre nur halb so verwirrend wenn nicht ein paar Seiten später die Newtonschen Axiome (das Zweite Axiom zu Berechnung der Kraft) auf beschleunigte Bezugssysteme, wie beschleunigte Aufzüge oder Autos angewendet worden wären.
Z.B. diese Aufgabe:
Eine Frau (Masse 65 kg) fährt in einem Aufzug nach unten. Dieser Aufzug
beschleunigt beim Verlassen eines Stockwerkes kurz mit 0,20 g. (a) Wie groß ist das Gewicht der Frau und was zeigt die Waage an, wenn sie während dieser Beschleunigung auf einer Waage steht? (b) Was zeigt die Waage an, wenn der Aufzug mit einer konstanten Geschwindigkeit von 2,0 m/s nach unten fährt?
Dort wird das Newtonsche Axiom zur Berechnung angewendet. Wieso, wenn dieses doch angeblich nur in Inertialsystemen greift?! |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8585
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| jh8979 Verfasst am: 15. März 2016 15:12 Titel: Re: Newtonsche Axiome nur in Inertialsystemen vs Aufzug-Aufg |
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| ozymandias hat Folgendes geschrieben: |
Dort wird das Newtonsche Axiom zur Berechnung angewendet. Wieso, wenn dieses doch angeblich nur in Inertialsystemen greift?! |
Weil man hier den Aufzug von aussen betrachtet. Man befindet sich also in einem Inertialsystem und in diesem beschleunigt der Aufzug. |
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ozymandias
Anmeldungsdatum: 15.03.2016
Beiträge: 5
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| ozymandias Verfasst am: 15. März 2016 17:20 Titel: |
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Danke für die Antwort schonmal! Ja aber das Axiom wird auf die IM AUFZUG befindliche Waage angewendet! Die IM AUFZUG befindliche Normalkraft wird durch die Beschleunigung reduziert. Und zwar nach dem 2. newtonschen Axiom. Oder hab ich da einen Denkfehler? |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8585
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| jh8979 Verfasst am: 15. März 2016 17:22 Titel: |
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| ozymandias hat Folgendes geschrieben: | | Danke für die Antwort schonmal! Ja aber das Axiom wird auf die IM AUFZUG befindliche Waage angewendet! Die IM AUFZUG befindliche Normalkraft wird durch die Beschleunigung reduziert. Und zwar nach dem 2. newtonschen Axiom. |
Ja, aber wo etwas ist ist ja nicht entscheiden, sondern aus welchem System heraus man es beschreibt. Man kann selbstverständlich beschleunigte Bewegungen in einem Inertialsystem beschreiben. |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 15. März 2016 17:32 Titel: |
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... oder auch Bewegungen von einem Nichtinertialsystem aus, quasi unter Einfluß äußerer Trägheitskräfte und konform mit Newton.
Im Falle eines beschleunigenden Aufzugs R(t) also  |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5064
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| DrStupid Verfasst am: 15. März 2016 17:52 Titel: Re: Newtonsche Axiome nur in Inertialsystemen vs Aufzug-Aufg |
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| ozymandias hat Folgendes geschrieben: | | Warum sollte da denn keine Kraft wirken? Wer sagt das? |
Das dritte Axiom.
| ozymandias hat Folgendes geschrieben: | | Warum kann man das Ganze nicht als Gegenkraft zur Beschleunigung interpretieren? |
Beschleunigung und Kraft sind zwei vollkommen verschiedene Dinge. Formuliere Deine Frage präzieser. |
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ozymandias
Anmeldungsdatum: 15.03.2016
Beiträge: 5
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| ozymandias Verfasst am: 15. März 2016 17:56 Titel: |
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Ok, danke euch! Ich werde weiter drüber nachdenken. Intuitiv macht ja alles Sinn, aber dieser physikalische Kontext verwirrt mich im Moment. Hatte die Aufgabe auch richtig berechnet, aber rein intuitiv und mit dem Gedanken im Hinterkopf, dass N=m*a in einem beschleunigten System keine Anwendung findet, weshalb ich mir sicher war, dass es falsch sein musste. Als es dann doch richtig war, war ich so ziemlich verwirrt.
Inwiefern das 3. Axiom? Und warum kann man nicht einfach die durch die Beschleungung des Autos ausgelöste Bewegung des Gegenstandes auf eine Gegenkraft zur Beschleunigungskraft zurückführen bzw es als solche interpretieren? |
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VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3263
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| VeryApe Verfasst am: 15. März 2016 18:53 Titel: |
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| Zitat: |
nwiefern das 3. Axiom? Und warum kann man nicht einfach die durch die Beschleungung des Autos ausgelöste Bewegung des Gegenstandes auf eine Gegenkraft zur Beschleunigungskraft zurückführen bzw es als solche interpretieren?
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ganz einfach wenn du aus dem beschleunigenden Auto zur Seite schaust, beschleunigt nicht nur der Gegenstand sondern sämtliche Häuser Menschen Laternen Mistkübel, stehende Autos.
jetzt sagen wir dein Auto hat eine Masse m die beschleunigende Kraft auf das Auto wäre F=m*a
im Gegenzug hast du ganze wohnhäuser die beschleunigen also eine viel größere Masse. für jedes dieser wohnhäuser brauchst du eine eigene Kraft die viel größer ist als die die das Auto beschleunigt,#
kommt dir das nicht spanisch vor. Da stimmt doch was nicht odeR? |
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ozymandias
Anmeldungsdatum: 15.03.2016
Beiträge: 5
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| ozymandias Verfasst am: 15. März 2016 19:41 Titel: |
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Hmm ok und was bewegt dann letzlich die Kugel im Auto? Und sagen wir das Auto beschleunigt mit a=2, würde die Kugel dann bei Reibungsfreiheit in entgegengesetzte Richtung auch mit a=2 beschleunigen? Und warum bewegt sich die Kugel erst bei einer Beschleunigung? |
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VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3263
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| VeryApe Verfasst am: 15. März 2016 20:13 Titel: |
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| Zitat: | | Hmm ok und was bewegt dann letzlich die Kugel im Auto? |
machs mal so. angenommen du sitzt im Auto und schaust auf einen Passanten der steht dort ganz relaxt.
jetzt steigst du aufs Gas und beschleunigst das Auto der passant beschleunigt in die Gegenrichtung aus deiner Sicht.
Du spürst wie dich eine Kraft vom Auto in den Sessel drückt. Glaubst du das der Passant irgendeine Kraft verspürt weil du im Auto beschleunigst.
Bzw hast du schon mal bemerkt das auf dich eine Kraft wirkt nur weil ein Auto neben dir steht und plötzlich beschleunigt?
der einzige der beschleunigt und eine Kraft verspürt bist du im Auto. Aus deiner Sicht beschleunigt der Passant, aber völlig kraftlos, der steht dort relaxt es handelt sich um eine Scheinbeschleunigung, weil es für dich so scheint als beschleunigt er.
die Reibungslose Kugel beschleunigt genauso wie der passant in die entgegengesetzte Richtung, das resultiert für beide einzig und allein aus der Trägheit, auf sie wirkt eben keine Kraft und daher bleiben sie träge in ihrem Zustand und machen deine Beschleunigung nicht mit daher erscheinen sie entgegengesetzt beschleunigt.
Da aber beschleunigung auf Kraft zurückgeführt und aus deiner sicht Passant und Kugel scheinbeschleunigen führt man in deinem Bezugssystem Auto eine Scheinkraft ein damit bleibt auch weiterhin in deinem Bezugssystem gültig das jede Beschleunigung auf Kraft basiert.
Man nennt sie Trägheitskraft sie resultiert aufgrund der Trägheit von Passant und Kugel.
Diese Trägheitskraft wirkt auf alles aus deiner sicht auf wohnhäuser laternen stehende autos, Passanten.
Sie entspricht nicht dem 3 Axiom weil es dazu keine Wechselwirkung gibt denn sie ensteht ja nur aufgrund dessen weil du im Auto beschleunigst. |
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ozymandias
Anmeldungsdatum: 15.03.2016
Beiträge: 5
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| ozymandias Verfasst am: 15. März 2016 20:46 Titel: |
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Ah ok! Danke veryape! Hast mir auf jeden Fall neue Denkimpulse gegeben!
Aber wenn man dein Beispiel mit dem Passanten weiterdenkt: Der Passant bleibt ja auch zurück wenn ich mit konstanter Geschwindigkeit an ihm vorbeifahre! Also rein theoretisch müsste auch die Kugel bei konstanter Geschwindigkeit zurückbleiben oder?! (Tut sie mathematisch nicht, da konstante Geschwindigkeit a=0 impliziert und das impliziert wiederum Kraftlosigkeit, aber bezogen auf das Beispiel mit dem Passanten und den Häusern müsste es eigentlich so sein oder?) |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 15. März 2016 21:36 Titel: |
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| VeryApe hat Folgendes geschrieben: | | wenn du aus dem beschleunigenden Auto zur Seite schaust, beschleunigt nicht nur der Gegenstand sondern sämtliche Häuser Menschen Laternen Mistkübel, stehende Autos. [...] Da stimmt doch was nicht odeR? |
Wenn Du von der Parkbank zum Himmel guckst: Tag und Nacht rasen alle möglichen kosmischen Dinger mit einem Affenzahn herum - Da stimmt doch was nicht, oder? :-) |
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