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Tischdecke und Kraftübertragung
 
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Lasse_NZ



Anmeldungsdatum: 06.09.2020
Beiträge: 3
Wohnort: Berlin

Beitrag Lasse_NZ Verfasst am: 06. Sep 2020 09:30    Titel: Tischdecke und Kraftübertragung Antworten mit Zitat

Hallo zusammen,

ich grüble jetzt schon länger an dem klassischen Tischdeckenversuch um die ersten zwei Newtonschen Gesetze zu zeigen. Trotz aller möglichen Googleanfragen auf deutsch und englisch komme ich aber nicht weiter.

Hier mein Problem: Ich finde nicht, dass die beiden ersten newtonschen Gesetze den Versuch ausreichend erklären. Die Kraft, die von der Tischdecke auf das Geschirr übertragen wird, muss doch irgendwie begrenzt sein und das taucht in den Formeln nicht auf. Wenn die Tischdecke stärker beschleunigt, dann müsste doch auch das Geschirr stärker beschleunigen. Natürlich nicht so lange, aber das könnte sich ja durch die größere Beschleunigung ausgleichen. Ich denke also, dass es irgendeine Begrenzung geben muss.

Ich habe bisher folgenden Ansatz:
- Die Haftreibung wird immer überwunden (schließlich bewegen sich die Gegenstände immer ein bisschen)
- Es gilt also nur noch die Gleitreibung und da gilt F_Gleit = mü * F_Normal = mü * m * g. F_Gleit kann man zu m * a umformen, dann die Masse kürzen und man erhält a = mü * g
- Was mich nun irritiert, dass a konstant zu sein scheint. Oder hängt mü von der Geschwindigkeit ab? Wäre für mich zumindest einleuchtend.
- An dieser Stelle hänge ich auf jeden Fall fest. Warum kann der Körper nun in kurzer Zeit nicht so beschleunigt werden, dass er sich ähnlich schnell wie die Tischdecke bewegt?

Was mir auch nicht klar ist, wieso es zwei verschiedene Gleitgeschwindigkeiten geben kann, wenn F_Gleit = mü * F_Normal?

Wenn mü und F_Normal konstant sind, dann gäbe es ja nur eine einzige Zugkraft? Oder muss ich für jede weitere Geschwindigkeitszunahme wieder die Haftreibung überwinden?

Schon mal vielen Dank, ich komme wirklich nicht weiter und möchte es gerne wissen (so gerne, dass ich mich sogar hier angemeldet habe Big Laugh)


Willkommen im Physikerboard!
Ich habe die beiden Beiträge zusammengefasst, damit es nicht so aussieht, als ob schon jemand antwortet.
Viele Grüße
Steffen
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 4271

Beitrag Myon Verfasst am: 06. Sep 2020 12:57    Titel: Re: Tischdecke und Kraftübertragung Antworten mit Zitat

Lasse_NZ hat Folgendes geschrieben:
Hier mein Problem: Ich finde nicht, dass die beiden ersten newtonschen Gesetze den Versuch ausreichend erklären. Die Kraft, die von der Tischdecke auf das Geschirr übertragen wird, muss doch irgendwie begrenzt sein und das taucht in den Formeln nicht auf.

Das Verhalten der Reibungskräfte, wie es durch die Gleichungen





beschrieben wird, folgt nicht aus den Newtonschen Prinzipien. Es handelt sich dabei um ein einfaches Modell, das auf Annahmen beruht. In vielen Fällen kann das Modell das tatsächliche Verhalten in guter Näherung beschreiben, aber die Gleichungen gelten natürlich nicht exakt. Am Ende beruhen die Reibungskräfte auf elektromagnetischen Wechselwirkungen zwischen den Molekülen an den beiden Oberflächen und können von vielen Faktoren abhängen (genaue Oberflächenbeschaffenheit, Temperatur u.a.).

Zitat:
Ich habe bisher folgenden Ansatz:
- Die Haftreibung wird immer überwunden (schließlich bewegen sich die Gegenstände immer ein bisschen)
- Es gilt also nur noch die Gleitreibung und da gilt F_Gleit = mü * F_Normal = mü * m * g. F_Gleit kann man zu m * a umformen, dann die Masse kürzen und man erhält a = mü * g

Solange das Tuch mit einer Beschleunigung beschleunigt wird, bleibt das Geschirr am Tuch haften und wird im Gleichtakt mit dem Tuch beschleunigt. Denn für die Haftreibungskraft ist die obige 1. Gleichung erfüllt.
Wird das Tuch stärker beschleunigt, kommt das Geschirr ins Gleiten, und es gilt die 2. Gleichung.

Zitat:
Was mich nun irritiert, dass a konstant zu sein scheint. Oder hängt mü von der Geschwindigkeit ab? Wäre für mich zumindest einleuchtend.

Wenn das Geschirr auf dem Tuch gleitet, so ist seine Beschleunigung konstant gleich , solange, bis die Geschwindigkeiten von Geschirr und Tuch wieder identisch sind und das Geschirr wieder haftet. Wie gesagt, das ist nur ein Modell, in der Realität könnte die Beschleunigung des Körpers durchaus von der Beschleunigung des Tuchs und der Relativgeschwindigkeit zwischen Geschirr und Tuch abhängen.

Zitat:
Was mir auch nicht klar ist, wieso es zwei verschiedene Gleitgeschwindigkeiten geben kann, wenn F_Gleit = mü * F_Normal?

Die Frage verstehe ich nicht ganz, aber vielleicht helfen ja schon die obigen Erklärungen.

Edit: Leider war nicht alles korrekt, deshalb Beitrag korrigiert.


Zuletzt bearbeitet von Myon am 07. Sep 2020 21:03, insgesamt 2-mal bearbeitet
Qubit



Anmeldungsdatum: 17.10.2019
Beiträge: 516

Beitrag Qubit Verfasst am: 07. Sep 2020 11:21    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn man mal die Tischdecke nimmt und daran mit entsprechender konstanter Geschwindigkeit V zieht:

zuerst wirkt die Haftreibung und die Trägheit. Wenn die Beschleunigung entsprechend hoch ist, dann wird das Geschirr auf <=V beschleunigt und die "Verharkungen" lösen sich (so etwas wie bei "Erdbeben", so dass die relative Geschwindigkeit zwischen Tischdecke und Geschirr <=V wird. Es wirkt jetzt Gleitreibung, deren Koeffizient in etwa dem der Haftreibung sei. Ansonsten kann es zum "Stick-Slip-Effekt" kommen). Das bremst wiederum das Geschirr relativ zur Tischdecke in der Bewegung Richtung V. Tariert man nun diese Geschwindigkeit entsprechend aus (ist es zu langsam, zieht man das Geschirr auf den Boden, ist es zu schnell, dann "fliegt" das Geschirr einem um die Ohren), dann bleibt das Geschirr nach einem kleinen Ruck (etwas versetzt) auf dem Tisch liegen.
Lasse_NZ



Anmeldungsdatum: 06.09.2020
Beiträge: 3
Wohnort: Berlin

Beitrag Lasse_NZ Verfasst am: 07. Sep 2020 20:45    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank, es ist mir schon viel klarer.

Es wäre mal interessant den Gleitreibungskoeffizienten über der Beschleunigung zu sehen (habe ich aber leider nicht gefunden)
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