Kraft im Radialfeld?

Tomtom · Gast

Hallo!

Und zwar habe ich eine Frage zum Radialfeld.
Ein Ladungsträger (Q) wirkt eine gewisse elektrische Kraft (Fel) auf einen Probekörper (Qo) ein. Der Probekörper wird ausgelenkt. Er hat ja nun eine Gewichtskraft (Fg). Nun ergibt sich ein Kräfteparallelogramm.

Könnt ihr mir vielleicht sagen, was die resultierende Kraft ist? Wie diese bezeichnet ist?

Habe die mal als F? markiert.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Wenn die beiden Kräfte senkrecht stehen, dann kannst Du Dir ein rechtwinkliges Dreieck einzeichnen und den Pythagoras verwenden. Wenn die nicht senkrecht sind, wirst Du den Kosinussatz brauchen, denke ich.

Gruß
Marco

Robinio · Anmeldungsdatum: 13.03.2006 Beiträge: 19 Wohnort: Baiersbronn

Hallöle!!

Also, ich nehme mal an, der Probekörper sei mit einem Seil o.ä. an "der Decke" befestigt. Dann ist deine Kraft F? im Prinzip die Zugkraft, die an dem Seil zieht.
Während des Auslenkungsvorganges könnte man sie auch (wenn man will) als Zentralkraft bezeichnen, schließlich hält sie den Probekörper auf einer Kreisbahn, bis das Kräftegleichgewicht F_el=F_g eingestellt ist.

Grüßle, Robin

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Hä? Wieso Kreisbahn? Wieso

?

Das Ding ist ein einfaches Pendel, das mit einer Kraft ausgelenkt wird. Aus der Auslenkung kann man dann die Kraft bestimmen, das ist doch alles, oder? Die Gewichtskraft ist dabei aber nicht unbedingt gleich der Gravitationskraft und es gibt auch keine Kreisbahn.
Versteh' ich jetzt nicht...

Gruß
Marco

Gast

Spielt die Feldstärke, da vielleicht ne Rolle? grübelnd

Robinio · Anmeldungsdatum: 13.03.2006 Beiträge: 19 Wohnort: Baiersbronn

Wenn der Probekörper anfangs senkrecht nach unten hängt, wirkt auf ihn eine Kraft genau horizontal: die Abstoßung F_el.
Ich schätze weiterhin, dass die Aufhängung starr ist, dass also nur die Kraftkomponenten senkrecht zur Aufhängung zählen.
Also bleibt F_el, wird jetzt allerdings vom Betrag her kleiner, wegen der Proportionalität zu r^-2 und aufgrund dessen, dass nur eine Komponente davon wirksam ist.
Dafür kommt nun die Gravitation hinzu, die jetzt auch eine zur Aufhängung senkrechte Komponente hat.

Wenn sich die senkrechten Komponenten F_el und F_g genau aufheben, bleibt das Pendel in dieser Position, oder nicht?
Ich hab mich ein wenig undeutlich ausgedrückt, ich meinte natürlich nicht F_el und F_g sondern nur deren Komponenten senkrecht zur Aufhängung.

Und während das Pendel ausgelenkt wird, muss ja irgendeine Kraft dafür sorgen, dass es nicht horizontal wegfliegt, sondern eine Bewegungskomponente senkrecht zur eigentlichen Ausbreitungsrichtung erhält: das ist ist die Zentripetalkraft.
War das einigermaßen verständlich ausgedrückt? Auf jeden Fall denke ich, dass es stimmt... aber ich lass mich auch gern vom Gegenteil überzeugen smile

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Ja, jetzt habe ich Dich verstanden smile

Aber normalerweise ist bei einem solchen Pendel die Zentrifugalkraft vernachlässigbar, denke ich. Es sollten ja relativ kleine Ausschläge sein und die Winkelgeschwindigkeit sollte auch nicht so wahnsinnig groß werden, aber im Prinzip hast Du natürlich Recht, dass man die da noch dazuaddieren muß.

Ich denke, dass hier aber eher nach der statischen Situation gefragt wird. Da gibt es dann natürlich keine Zentripedalkraft mehr.

Gruß
Marco

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Die resultierende Kraft ist die Summe der beiden Kräfte Gewichtskraft F_G und Coulombkraft F_C. (Darüber hinaus fällt mir (mit dem, was ich aus der Aufgabe sehe) nicht ein, in welchem Zusammenhang diese Summenkraft einen speziellen Namen haben könnte. Bezogen auf den Aufhängungspunkt des Pendels ist sie jedenfalls eine Radialkraft.)

Der Auslenkungswinkel des Pendels ist gerade so groß, dass der Faden des Pendels parallel zur Richtung dieser resultierenden Kraft ist.

(Das stimmt überein mit Robinios Feststellung, dass die Komponenten der Gewichtskraft und der Coulombkraft, die senkrecht zum Pendelfaden stehen, sich gegenseitig aufheben.)

r ist die Entfernung der Probeladung q von Q in der Gleichgewichtslage, der zugehörige Vektor zeigt von Q nach q. Die Coulombkraft zeigt also entweder radial von Q weg in Richtung dieses Vektors (wenn q und Q dasselbe Vorzeichen haben) oder in die entgegengesetzte Richtung (wenn q und Q unterschiedliche Vorzeichen haben.)

Die Gewichtskraft zeigt natürlich nach unten.