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Kräftegleichgewicht bei nacheinander wirkenden Kräften
 
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kraft24
Gast





Beitrag kraft24 Verfasst am: 27. Okt 2022 22:40    Titel: Kräftegleichgewicht bei nacheinander wirkenden Kräften Antworten mit Zitat

Hallo zusammen,

Wenn auf ein System zwei gleich große entgegensetzet Kräfte einwirken, heben sich diese auf, das System befindet sich im Kräftegleichgewicht.

Wie verhält es sich wenn die Kräfte nicht gleichzeitig wirken, sondern nacheinander?

Also z.B. Für 0,5 S wirkt die Kraft F1 in Minus Richtung (X-Achse) und danach für 0,5 S F2 nun in Plus Richtung (X-Achse)

F1 und F2 sind gleich groß.

Wie verhält sich das auf dem System?

Wenn die Beiden Kräfte gleichzeitig wirken, würde ich sagen, da diese sich auf haben. Aber wie ist das eben wenn die Kräfte nicht gleichzeigt wirken?
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3084

Beitrag ML Verfasst am: 27. Okt 2022 22:49    Titel: Re: Kräftegleichgewicht bei nach einander wirkende Kräfte Antworten mit Zitat

Hallo,

kraft24 hat Folgendes geschrieben:

Wenn auf ein System zwei gleich große entgegensetzet Kräfte einwirken, heben sich diese auf, das System befindet sich im Kräftegleichgewicht.

Genau. Letztlich resultiert dann aus den Kräften lediglich eine Verformung.

Zitat:

Wie verhält es sich wenn die Kräfte nicht gleichzeitig wirken, sondern nacheinander?

Dann wird der Körper zunächst in die eine Richtung und anschließend in die andere Richtung beschleunigt, denn es gilt:
.

Die Kräfte multipliziert mit ihrer Wirkdauer entsprechen jeweils der Impulsänderung des Körpers:


Wenn die Kräfte gleich groß sind und gleich lang einwirken, hat der Körper am Ende den gleichen Bewegungszustand wie am Anfang, d. h. wenn der Körper am Anfang in Ruhe war, ist er es am Ende auch wieder.


Viele Grüße
Michael
kraft24444
Gast





Beitrag kraft24444 Verfasst am: 27. Okt 2022 23:03    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für deine Schnelle Antwort...

ok.

Was ich aber nicht verstehe:

Wenn man die Kraft als Elektrische Wechselspannung darstellt, warum verhält es sich da anderes?

Bei 50 Hz habe wir 10 mS minus 230 Volt und danach für 10 ms plus 230 Volt.


Dann müsste es ja auch in Summe Null Volt sein? ist es ja bekanntlich nicht...
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 27. Okt 2022 23:07    Titel: Antworten mit Zitat

Da kann alles mögliche passieren.

Betrachte eine Masse m unter dem Einfluss einer äußeren periodischen Kraft



deren zeitlicher Mittelwert über eine Periode des Sinus verschwindet.

Dann lauten Bewegungsgleichung und deren Lösung





Da du durch Überlagerung von Sinusfunktionen unterschiedlicher Amplitude, Frequenz und Phase beliebige periodische Funktionen erhältst - siehe dazu Fourierreihen - kannst du auch beliebige periodische Kräfte und demzufolge Bewegungen konstruieren.

D.h. wenn eine beliebige periodische Kraft F(t) gegeben ist, folgt eine periodische Bewegung x(t). Und umgekehrt wird eine beliebige periodische Bewegung durch eine entsprechende periodische Kraft erzeugt. Der Zusammenhang ist einfach



In allen Fällen ist das zeitliche Mittel der Kraft über eine Periode Null.

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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.
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3084

Beitrag ML Verfasst am: 27. Okt 2022 23:20    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

kraft24444 hat Folgendes geschrieben:

Wenn man die Kraft als Elektrische Wechselspannung darstellt, warum verhält es sich da anderes?
Bei 50 Hz habe wir 10 mS minus 230 Volt und danach für 10 ms plus 230 Volt.

wenn Du die Spannung in der Steckdose meinst:
Nein, du hast nicht 10 ms lang -230 V und dann wieder 10 ms +230 V.

In der normalen Hausstromversorgung gibt es drei spannungsführende Leiter, deren Spannungen im folgenden Bild:
https://de.wikipedia.org/wiki/Dreiphasenwechselstrom#/media/Datei:Dreiphasendrehstrom_mit_Strangspannungen.PNG
gestrichelt sind (weinrot, blau und grün).

Wie Du sehen kannst, ist die Spannung idealtypisch sinusförmig und geht von -325V bis +325 V.

Zitat:

Dann müsste es ja auch in Summe Null Volt sein? ist es ja bekanntlich nicht...

Nur, weil Dinge zu zwei verschiedenen Zeitpunkten am gleichen Ort sind, heißt das nicht, dass sich dazwischen nichts getan hat.

Wenn Du Abends zu Deiner Freundin fährst und morgens wieder nach Hause, bist Du zwar wieder am gleichen Ort. Das heißt aber nicht, dass zwischendrin nichts passiert ist. smile


Viele Grüße
Michael
kraft2444233
Gast





Beitrag kraft2444233 Verfasst am: 28. Okt 2022 06:44    Titel: Antworten mit Zitat

ok. sind Natürlich - 350 und + 350

Aber was ich immer noch nicht so richtig verstanden habe ist,

warum sich die Kräfte der eingangs gestellten Frage zu Null aufhaben, aber eine Spannung einer Wechselspannung nicht zu Null Volt.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Okt 2022 07:16    Titel: Antworten mit Zitat

Die Kräfte heben sich nicht auf, sie sind nur im zeitlichen Mittel Null.



Die Kraft ist periodisch, d.h.



z.B.



mit



und daher im zeitlichen Mittel Null



woraus folgt



D.h. die Geschwindigkeit ist nach einer Periode T exakt dieselbe wie vorher. Dazwischen schwingt die Masse jedoch mit einer Frequenz omega.

Und wie oben beschrieben, kannst du beliebige periodische Kräfte und damit beliebige periodische Bewegungen erzeugen. Betrachtest du nur eine Periode, so weißt du sicher, dass die Geschwindigkeit des Teilchens zu Beginn und zum Ende identisch ist, dazwischen jedoch nicht.

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kraft24444443333
Gast





Beitrag kraft24444443333 Verfasst am: 28. Okt 2022 07:50    Titel: Antworten mit Zitat

ok.

mal angenommen man könnte Bauteil herstellen, bei dem zwei Kräfte herbeigeführt werden, die periodisch entgegengesetzt wirken. Dann würde das Bauteil also in Summe keine Impuls oder Geschwindigkeitsänderung erfahren?

Die Kräfte sind gleich groß und lang
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Okt 2022 08:58    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn beide Kräfte entgegengesetzt gerichtet und zeitlich in Phase sind, dann heben sie sich natürlich zu jedem Zeitpunkt auf. Wieder anhand des o.g. Beispiels:







Wenn sie jedoch phasenverschoben sind, dann gilt dies nicht:









Stell dir ein Kind auf einer Schaukel vor, die (unter Vernachlässigung der Reibung) harmonisch schwingt und jeweils bei ihrer maximalen Auslenkung angeschubst wird - auf der einen Seite von der Mutter, auf der anderen Seite vom Vater. Die Kraft folgt dann zwar nicht dem Sinus sondern besteht lediglich aus einem kurzen Anschubsen, aber die Argumentation ist die selbe.

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Qubit



Anmeldungsdatum: 17.10.2019
Beiträge: 717

Beitrag Qubit Verfasst am: 28. Okt 2022 09:41    Titel: Antworten mit Zitat

kraft24444443333 hat Folgendes geschrieben:
ok.

mal angenommen man könnte Bauteil herstellen, bei dem zwei Kräfte herbeigeführt werden, die periodisch entgegengesetzt wirken. Dann würde das Bauteil also in Summe keine Impuls oder Geschwindigkeitsänderung erfahren?

Die Kräfte sind gleich groß und lang


Anmerkung: zur Erweiterung siehe dazu auch
https://de.wikipedia.org/wiki/Ponderomotorische_Kr%C3%A4fte
Kraft24878787
Gast





Beitrag Kraft24878787 Verfasst am: 30. Okt 2022 10:23    Titel: Antworten mit Zitat

Danke nochmals für die Antworten…

Was mich immer noch verwundern ist, dass man mittels Wechselfelder ein Plasma erzeugen kann bzw. das z.B. Elektronen in einem Wechselfeld Energieaufnahmen können.

Die Plasmaerzeugung mittels RF-Wechselfelder erfolgt kapazitiv oder induktiv. Das Feld müsste doch in inneren homogen (also nicht ortsabhängiges) sein? Dann würde aber im zeitlichen Mittel auch keine Kraft auf das Teilchen wirken.

Wieso kann ein z.B. Elektron dann Trotzdem Energiegewinnen?
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