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Steter Tropfen höhlt den Stein
 
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apotheosis
Gast





Beitrag apotheosis Verfasst am: 03. Nov 2020 11:05    Titel: Steter Tropfen höhlt den Stein Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Ich habe da mal eine Frage:
Wenn ich Wassertropfen auf eine Waage fallen lasse. Messe ich denn dann diesselbe Kraft als würde ich eine gleich große, gleich massige und gleich schnelle Kugel aus Holz oder Metall auf die Waage fallen lassen?

Meine Ideen:
Ein Wassertropfen hat ja Oberflächenspannung und nicht geringen Innendruck. Ändert das etwas und führt diese Eigenschaft dazu, dass gerade der stete Tropfen den Stein höhlt?
Nobby1



Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1557

Beitrag Nobby1 Verfasst am: 03. Nov 2020 11:11    Titel: Antworten mit Zitat

Die Waage wird die Masse des Wassertropfen anzeigen. Ja nach Fallhöhe würde ein gewisser Impuls auf die Wiegefläche übertragen, aber die Waage pendelt sich ja ein.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5154

Beitrag DrStupid Verfasst am: 03. Nov 2020 12:02    Titel: Re: Steter Tropfen höhlt den Stein Antworten mit Zitat

apotheosis hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich Wassertropfen auf eine Waage fallen lasse. Messe ich denn dann diesselbe Kraft als würde ich eine gleich große, gleich massige und gleich schnelle Kugel aus Holz oder Metall auf die Waage fallen lassen?


Ich verstehe das so, dass Du die Waage als Kraftmesser missbrauchst. Wenn sie die Kraft korrekt anzeigt (dafür ist sie ja eigentlich nicht konstruiert), dann ist der maximale Ausschlag beim Wassertropfen geringer als bei der Holz- oder Metallkugel (ich gehe mal davon aus, dass Du kein Quecksilber meinst). Das hat zwei Gründe:

1. Wasser ist viel leichter verformar als Holz oder Metall. Dadurch wird der Bremsweg länger und die Bremsbeschleunigung kleiner.

2. Holz und Metall sind zumindest teilweise elastisch. Die Kugeln werden also von der Waagschale abprallen, wodurch sich der übertragene Impuls erhöht (im Idealfall bis zum doppelten Betrag).
apotheosis
Gast





Beitrag apotheosis Verfasst am: 03. Nov 2020 13:20    Titel: Antworten mit Zitat

Ich messe also auf der Waage beim Wasser weniger als dessen Bewegungsenergie. Habe ich das richtig verstanden?

Mir schwirrt da im Hinterkopf so ein Begriff herum: Wasserschlagwirkung. Das hat wohl etwas mit den inneren Kräften im Tropfen zu tun. Spielt das keine Rolle?
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5154

Beitrag DrStupid Verfasst am: 03. Nov 2020 13:31    Titel: Antworten mit Zitat

apotheosis hat Folgendes geschrieben:
Ich messe also auf der Waage beim Wasser weniger als dessen Bewegungsenergie. Habe ich das richtig verstanden?


Nein. Ich glaube hier geht einiges durcheinander:

Du sprichst zunächst von einer Waage. Waagen messen Massen. Wenn sie richtig verwendet wird, dann wird sie bei gleicher Masse unabhängig vom Material das gleiche anzeigen. Siehe dazu die Antwort von Nobby1.

Dann sprichst Du von einer Kraft. Das ist etwas anderes als die Masse und hängt beim Aufprall u.a. vom Material ab. Siehe dazu meine obige Antwort.

Jetzt sprichst Du von Bewegungsenergie. Das ist wieder etwas vollkommen anderes. Bevor ich darauf eingehe solltest Du erst einmal erklären, was Du eigentlich wissen willst. Andernfalls reden wir nur aneinander vorbei.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 03. Nov 2020 14:21    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Waagen messen Massen.


Tatsächlich? Ich dachte immer, Waagen sind Kraftmesser.
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2021

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 03. Nov 2020 14:40    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Waagen messen Massen.


Tatsächlich? Ich dachte immer, Waagen sind Kraftmesser.


Das kommt auf die technische Ausführung an. Balkenwaagen messen z.B. Massen, Federwaagen dagegen Gewichte (bzw. Kräfte).
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5154

Beitrag DrStupid Verfasst am: 03. Nov 2020 14:45    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
Ich dachte immer, Waagen sind Kraftmesser.


Waagen sind Messgeräte zur Bestimmung der Masse. Beim Messvorgang sind zwar Kräfte beteiligt, aber die sind nicht die Messgröße.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18545

Beitrag TomS Verfasst am: 03. Nov 2020 14:48    Titel: Antworten mit Zitat

Jedenfalls messen sie zumeist konstante Kräfte oder Massen. Auf einer Badezimmerwaage rumzuhüpfen ist eher unüblich.
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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.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5154

Beitrag DrStupid Verfasst am: 03. Nov 2020 14:51    Titel: Antworten mit Zitat

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:
Das kommt auf die technische Ausführung an. Balkenwaagen messen z.B. Massen, Federwaagen dagegen Gewichte (bzw. Kräfte).


Wenn das Gerät eine Kraft misst, dann ist es keine Waage, sondern ein Kraftmesser. Entscheidend ist hier die verwendete Referenz. Sobald eine Masse als Referenz verwendet wird, ist auch das Ergebnis der Messung eine Masse. Das ist bei Federwaagen der Fall. Die werden mit Referenzmassen geeicht oder kalibriert (und nicht mit Referenzkräften). Dass die Feder durch die Gewichtskraft der Masse gedehnt oder gestaucht wird, spielt dabei keine Rolle.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18545

Beitrag TomS Verfasst am: 03. Nov 2020 15:08    Titel: Antworten mit Zitat

Also physikalisch messen viele Waagen eine Kraft und rechnen diese in eine Masse um, die dann angezeigt wird. Dass das so ist, findest du z.B. auf dem Mond heraus ;-)
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Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2021

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 03. Nov 2020 15:19    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Sobald eine Masse als Referenz verwendet wird, ist auch das Ergebnis der Messung eine Masse. Das ist bei Federwaagen der Fall. Die werden mit Referenzmassen geeicht oder kalibriert (und nicht mit Referenzkräften).


Naja, man könnte sich schon Vorrichtungen zu Kalibrierung von Federwaagen vorstellen, die eine Referenzkraft verkörpern. Aber ok, ich verstehe dein Argument...
DrStupid



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Beiträge: 5154

Beitrag DrStupid Verfasst am: 03. Nov 2020 16:09    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Also physikalisch messen viele Waagen eine Kraft und rechnen diese in eine Masse um, die dann angezeigt wird. Dass das so ist, findest du z.B. auf dem Mond heraus ;-)


Anscheinend muss ich noch weiter zum Urschleim zurück:

Messen ist per Definition der quantitative Vergleich (egal ob direkt oder indirekt) einer unbekannten Messgröße (z.B. der Masse von einem Sack Reis in China) mit einer bekannten Referenz (z.B. dem Urkilogramm in Paris). Bei der bestimmungsmäßigen Verwendung einer Waage wird keine Kraftreferenz, sondern eine Massereferenz verwendet (z.B. Wägestücke, die indirekt aus dem Urkilogramm abgeleitet wurden). Demzufolge misst sie keine Kraft (weder physikalisch, noch sonst irgendwie) sondern die Masse. Das ist auf dem Mond nicht anders. Wenn man dort ein falsches Ergebnis erhält, dann hat man die Waage falsch verwendet (z.B. indem man vergessen hat, sie zu kalibrieren).


Zuletzt bearbeitet von DrStupid am 03. Nov 2020 16:20, insgesamt einmal bearbeitet
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5154

Beitrag DrStupid Verfasst am: 03. Nov 2020 16:12    Titel: Antworten mit Zitat

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:
Naja, man könnte sich schon Vorrichtungen zu Kalibrierung von Federwaagen vorstellen, die eine Referenzkraft verkörpern.


So etwas meinte ich oben mit der missbräuchlichen Verwendung einer Waage als Kraftmesser.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
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Beitrag TomS Verfasst am: 03. Nov 2020 16:31    Titel: Antworten mit Zitat

Warum misst dann z.B. eine Federwaage in der Schwerelosigkeit korrekterweise die Kraft null, jedoch fälschlicherweise eine Masse null?

Doch sicher nicht, weil ich sie falsch verwende, sondern weil Definition und Kalibrierung, denen zu folge die Waage die Masse messen sollte, auf diese Situation nicht anwendbar sind.

Der zu Grunde liegende physikalische Vorgang ist sensitiv für die Kraft, nicht für die Masse.

In bestimmten Situationen ist es möglich, daraus auf die Masse zu schließen. Dazu ist eine geeignete Kalibrierung notwendig. Der zu Grunde liegende Vorgang der Messung einer Kraft bleibt davon unangetastet, wenn Definition und Kalibrierung nicht möglich sind oder nicht korrekt erfolgt sind.

(noch fundamentaler: die Federwaage misst eine Länge; daraus kann immer auf die Kraft, manchmal auf die Masse geschlossen werden)

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Zuletzt bearbeitet von TomS am 03. Nov 2020 16:43, insgesamt 4-mal bearbeitet
Qubit



Anmeldungsdatum: 17.10.2019
Beiträge: 851

Beitrag Qubit Verfasst am: 03. Nov 2020 16:31    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn man es genau nimmt, sind Messungen immer stationäre raum-zeitliche Vorgänge. Die vermessende Grösse steht dazu in einem gesetzmässigen Verhältnis (Theorie). Massen lassen sich so über Impulse (Trägheit) oder Kräftegleichgewicht (Schwere) vermessen. Die Masse selbst ist damit nur indirekt messbar, als theoretisches Konzept. In der Quantenmechanik verschärft sich dieses Problem nochmals, da hier Grössen nur statistisch vermessen werden können.
Nils Hoppenstedt



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Beiträge: 2021

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 03. Nov 2020 16:45    Titel: Antworten mit Zitat

@ Dr.Stupid:

Unter einer Messgröße versteht man im Sinne der Messtechnik nach DIN 1319 diejenige Größe, die der Messung gilt. Dabei ist es egal, ob die Messgröße unmittelbar Gegenstand der Messung ist oder erst im Anschluss des Messprozesses unter Zuhilfenahme von weiteren physikalischen oder mathematischen Beziehungen ermitteln wird.

Eine Vorrichtung, die z.B. aus der gemessenen Auslenkung einer Feder unter Benutzung des Hookschen Gesetzes erst die (Gewichts-) Kraft bestimmt und dann unter Zuhilfenahme des lokalen Ortsfaktors daraus die Masse, kann also im Sinne der Messtechnik sehr wohl als Massenmessgerät bezeichnet werden.

Viele Grüße,
Nils
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2021

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 03. Nov 2020 16:49    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:

(noch fundamentaler: die Federwaage misst eine Länge; daraus kann immer auf die Kraft, manchmal auf die Masse geschlossen werden)


Ja, ist imho der entscheidende Punkt: Wo endet die Messung und wo beginnt die Datenanalyse. Letztendlich ist es reine Definitionssache.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18545

Beitrag TomS Verfasst am: 03. Nov 2020 16:53    Titel: Antworten mit Zitat

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:

Ja, ist imho der entscheidende Punkt: Wo endet die Messung und wo beginnt die Datenanalyse. Letztendlich ist es reine Definitionssache.

Ich weiß, was du meinst - trotzdem Jein ;-)

Spätestens bei der Verwendung von Feder- oder Balkenwaagen in Schwerelosigkeit stellt man fest, dass eine Definition zur Messung einer Kraft zumindest konsistent möglich ist, für die Masse sicher nicht.

Ansonsten natürlich Zustimmung, insbesondere zu deinem vorigen Beitrag.

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Zuletzt bearbeitet von TomS am 03. Nov 2020 17:09, insgesamt einmal bearbeitet
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2021

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 03. Nov 2020 17:05    Titel: Antworten mit Zitat

Hmmm... bin mir grad nicht sicher, ob alle über das gleiche reden. grübelnd Vielleicht sollten wir uns wieder auf die Frage des Ausgangsposting konzentrieren. Big Laugh
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 03. Nov 2020 17:34    Titel: Antworten mit Zitat

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:
Vielleicht sollten wir uns wieder auf die Frage des Ausgangsposting konzentrieren.


Und da wird nach einer Kraft gefragt, was von DrStupid im Wesentlichen bereits beantwortet wurde.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5154

Beitrag DrStupid Verfasst am: 04. Nov 2020 09:02    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Warum misst dann z.B. eine Federwaage in der Schwerelosigkeit korrekterweise die Kraft null, jedoch fälschlicherweise eine Masse null?


Eine Federwaage misst in der Schwerelosigkeit gar keine Masse - auch nicht die Masse null. Die Mindestvoraussetzung für die Messung einer Masse ist die Fähigkeit, die Gleichheit oder Ungleichheit zweier Massen festzustellen. Dafür ist eine Federwaage in der Schwerelosigkeit genauso wenig geeignet wie z.B. ein Thermometer. Mit anderen Worten: In der Schwerelosigkeit ist die Federwaage keine Waage (genauso wie dort z.B. eine Pendeluhr keine Uhr ist).

TomS hat Folgendes geschrieben:
Der zu Grunde liegende physikalische Vorgang ist sensitiv für die Kraft, nicht für die Masse.


Auch auf die Gefahr hin, mich zu wiederholen: Die Messgröße wird durch die Referenz definiert und nicht durch den der Messung zugrunde liegenden physikalischen Vorgang.

TomS hat Folgendes geschrieben:
(noch fundamentaler: die Federwaage misst eine Länge; daraus kann immer auf die Kraft, manchmal auf die Masse geschlossen werden)


Die Länge wird nur gemessen, wenn sie mit einem Längenmaß verglichen wird. So etwas macht man bestenfalls im Labor. In handelsüblichen Waagen sind keine Lineale eingebaut.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18545

Beitrag TomS Verfasst am: 04. Nov 2020 09:27    Titel: Antworten mit Zitat

Es steht dir frei, eine physikalisch unsinnige Definition zu wählen ;-)
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Zuletzt bearbeitet von TomS am 04. Nov 2020 09:31, insgesamt einmal bearbeitet
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5154

Beitrag DrStupid Verfasst am: 04. Nov 2020 09:30    Titel: Antworten mit Zitat

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:
Unter einer Messgröße versteht man im Sinne der Messtechnik nach DIN 1319 diejenige Größe, die der Messung gilt.


Und das ist bei einer Waage die Masse.

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:
Eine Vorrichtung, die z.B. aus der gemessenen Auslenkung einer Feder unter Benutzung des Hookschen Gesetzes erst die (Gewichts-) Kraft bestimmt und dann unter Zuhilfenahme des lokalen Ortsfaktors daraus die Masse, kann also im Sinne der Messtechnik sehr wohl als Massenmessgerät bezeichnet werden.


Ja, das kann man so machen, aber so funktioniert keine Federwaage. Wie ich oben schon sagte, macht man das bestenfalls im Labor oder z.B. in einem Physikpraktikum. In der Praxis stellt sich niemand mit einem Lineal an eine Waage um die Auslenkung einer Feder zu messen. Auch die Waage selbst macht das nicht. Stattdessen wird der Auslenkung (oder einem anderen primären Messignal) unmittelbar diejenige Masse zugeordnet, die bei der Kalibrierung zu dieser Auslenkung geführt hat oder die sich durch geeignete Interpolation zwischen solchen Referenzmassen ergibt. Für die Auslenkung selbst (oder die auf die Waage wirkende Kraft) wird dabei kein Messwert erzeugt.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18545

Beitrag TomS Verfasst am: 04. Nov 2020 09:45    Titel: Antworten mit Zitat

Geht es dir wirklich darum, eine Definition dogmatisch durchzudrücken und damit echtes Verständnis zu verhindern? Sind wir hier in einem Physikforum und befassen uns mit Physik? Oder mit DIN Normen? Ist es für dich wirklich irrelevant, was im Unterricht erklärt und im Labor tatsächlich durchgeführt wird?

Ist dir klar, dass es in der Ausgangsfrage um die Kraft ging, der Threadersteller dafür eine „Waage“ benutzen möchte und ihm dies alles wahrscheinlich klar ist, du ihm jedoch erklären möchtest, er würde „eine Waage als Kraftmesser missbrauchen“, nur weil auf der Skala Kilogramm statt Newton steht?

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DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5154

Beitrag DrStupid Verfasst am: 04. Nov 2020 09:49    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Es steht dir frei, eine physikalisch unsinnige Definition zu wählen ;-)


Es steht Dir frei offizielle Definitionen zu ignorieren:

"Eine Messung ist das Ausführen von geplanten Tätigkeiten zu einer quantitativen Aussage über eine Messgröße durch Vergleich mit einer Einheit."
[DIN 1319]

Eine Waage liefert eine quantitative Aussage über eine Masse durch Vergleich mit einer Masseeinheit (z.B. kg). Sie liefert keine quantitativen Werte mit Einheit zu Auslenkungen, Kräften oder anderen Größen.

Was daran physikalisch unsinnig sein soll wird wohl Dein Geheimnis bleiben.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5154

Beitrag DrStupid Verfasst am: 04. Nov 2020 10:28    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Geht es dir wirklich darum, eine Definition dogmatisch durchzudrücken und damit echtes Verständnis zu verhindern? Sind wir hier in einem Physikforum und befassen uns mit Physik? Oder mit DIN Normen? Ist es für dich wirklich irrelevant, was im Unterricht erklärt und im Labor tatsächlich durchgeführt wird?


Jetzt wisch Dir erstmal den Schaum vom Mund und denk in Ruhe darüber nach, was Du hier sagst. Das Wahrheitskriterium der Naturwissenschaft ist die unabhängig reproduzierbare experimentelle Beobachtung. Für eine exakte Wissenschaft wie die Physik beinhaltet das vor allem exaktes Messen. Wenn Du keinen Wert darauf legst, Messgeräte korrekt zu verwenden, dann entziehst Du damit der kompletten Physik die Grundlage.

TomS hat Folgendes geschrieben:
Ist dir klar, dass es in der Ausgangsfrage um die Kraft ging


Nein, das ist mir nicht klar und damit bin ich hier nicht der Einzige. Die erste Antwort von Nobby1 bezieht sich beispielsweise auf Massen – also auf das, was eine Waage tatsächlich misst.

TomS hat Folgendes geschrieben:
der Threadersteller dafür eine „Waage“ benutzen möchte und ihm dies alles wahrscheinlich klar ist


Davon bin ich in meiner ersten Antwort auch noch ausgegangen, aber nachdem er davon gesprochen hat, dass „auf der Waage beim Wasser weniger als dessen Bewegungsenergie“ gemessen wird, habe ich meine Meinung geändert. Es ist nicht klar, um welche Größe es ihm tatsächlich geht und was er genau messen will.

Aber anstatt zu versuchen, hier Klarheit zu schaffen und die jeweiligen Größen mit ihrer Messung sauber voneinander zu trennen, trägst Du zu weiterer Verwirrung bei, indem Du neben Massen und Kräften auch noch Auslenkungen in einen Topf wirfst. Das ist nicht hilfreich.

Es ist auch nicht hilfreich hier auf die Messprinzipien verschiedener Waagen einzugehen. Es für diese Diskussion ausreichend und sogar besser, Messgeräte als Black Box zu betrachten, die für eine Messgröße einen entsprechenden Messwert liefern. Eine Waage misst die Masse, ein Kraftmesser misst Kräfte und wir können sogar einen Energiemesser definieren, der Bewegungsenergien misst.

TomS hat Folgendes geschrieben:
, du ihm jedoch erklären möchtest, er würde „eine Waage als Kraftmesser missbrauchen“, nur weil auf der Skala Kilogramm statt Newton steht?


Waagen und Kraftmesser unterscheiden sich nicht nur durch die Einheit auf der Skala. Aber das scheint Dir ja alles egal zu sein.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18545

Beitrag TomS Verfasst am: 04. Nov 2020 14:26    Titel: Antworten mit Zitat

Schon gut.

apotheosis hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich Wassertropfen auf eine Waage fallen lasse. Messe ich denn dann diesselbe Kraft als würde ich eine gleich große, gleich massige und gleich schnelle Kugel aus Holz oder Metall auf die Waage fallen lassen?

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



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3419

Beitrag ML Verfasst am: 04. Nov 2020 15:26    Titel: Antworten mit Zitat

Nobby1 hat Folgendes geschrieben:
Die Waage wird die Masse des Wassertropfen anzeigen. Ja nach Fallhöhe würde ein gewisser Impuls auf die Wiegefläche übertragen, aber die Waage pendelt sich ja ein.


Spannend wird es, wenn man eine Sanduhr auf die Waage stellt. Das war mal eine Aufgabe im GYPT-Schülerwettbewerb.
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