Begriff der Trägheitskraft und Trägheitsmoment?
Hallo!
Wenn sich ein Objekt im leeren Raum dahin bewegt wirken ja keine Kräfte also ändert sich die Geschwindigkeit von alleine auch nie.
Diese Tatsache bezeichnet man ja als Trägheit.
Ist die Trägheitskraft nun die Kraft, welche wirkt, wenn man das Objekt bremsen oder beschleunigen möchte? Also das Aktion ist gleich Reaktion punkto Impuls?
Und was ist dann das Trägheitsmoment?
Lg
4 Antworten
Grundsätzlich haben wir hier wieder mal das Problem des beschleunigten Bezugssystems: Es kommt auf den Ort des Betrachters an. Und mit den Begriffen.
- Masse und Kraft: bei linearen Bewegungen
- Trägheitsmoment und Drehmoment: Bei Drehbewegungen
- Eine Trägheitskraft tritt nur in Nicht-Inertialsystemen auf (in beschleunigten Bezugssystemen). Trägheitskräfte sind Scheinkräfte, und unterliegen nicht dem Prinzip von Actio und Reactio!
Noch zum Motorproblem:
Damit etwas schneller wird oder schneller dreht (oder langsamer), oder seine Richtung ändert, braucht es eine äussere Kraft oder ein äusseres Drehmoment.
Beim Motor am Auto kommt es draufan, ob das Auto im freien Raum schwebt oder es auf der Erde steht, und ob ein Gang eingelegt.
- Wenn der Motor alleine frei im All "hängen" würde, dann würde sich als reactio auch der Motor selbst um seine Kurbelwelle zu drehen beginnen (analog einem Helikopter, dessen Heckrotor ausfällt).
- Der der Motor am Auto angebaut ist das Auto mit frei drehenden Rädern im Raum hängt, dann wird es sich je nach Lage der Kurbelwelle und der Rad-Achsen um mehrere Achsen gleichzeitig drehen (Taumelbewegung).
- Wenn das Auto am Boden steht, dreht der Motor im Prinzip "die ganze Erde" mit. Für einen Beobachter auf der Erde resultiert dann nur eine lineare Bewegung.
Wenn es tatsächlich Gegenkräfte gibt, dann gilt natürlich actio und reactio, so ist sie ja definiert..
- Nicht aber Scheinkräfte wie die Trägheitskraft. Sie haben keine Gegenkraft. Beispiel: Die "Zentrifugalkraft": Wir glauben auf dem Karussell, es gebe eine Kraft, die uns radial nach aussen zieht. Diese Kraft gibt es aber nicht. Wenn nämlich die Haltekraft, die uns auf der Kreisbahn hält und gegen das Drehzentrum zeigt, plötzlich weg wäre, dann fliege ich nicht radial weg (wie ich aufgrund der Scheinkraft annehmen könnte), sondern tangential.
- Vielleicht ist es hier noch besser erklärt: https://www.leifiphysik.de/mechanik/kreisbewegung/ausblick/zentrifugalkraft
Die Trägheitskraft ist eine Scheinkraft welche der Beschleunigung entgegenwirkt, dabei ist es egal ob positiv Beschleunigt wird (Beschleunigung) oder negativ Beschleunigt wird (Bremsen), beides wird als Trägheitskraft bezeichnet.
Wie schon gesagt Aktio est Reaktio. Auf eine Kraft wirkt eine gleich große Gegenkraft.
Das Trägheitsmoment ist im Prinzip das selbe wie die Trägheitskraft nur im rotatorischen Sinne. Das Trägheitsmoment ist ein Scheinmoment welches der Beschleunigung oder dem Abbremsen der Drehgeschwindigkeit entgegen wirkt.
Wobei man hier aufpassen muss, das rotatorische Äquivalent zur Masse wird ebenfalls als Trägheitsmoment bezeichnet. Bessere Bezeichnung dafür wäre das Massenträgheitsmoment, weil es diesen Unterschied hervor hebt.
F = m*a (Masse mal Beschleunigung)
M = I*alpha (Trägheitsmoment mal Winkelbeschleunigung)
Aber hinsichtlich der Energie geht bei einem schweren Motor der beim Auto an die Karosserie angemacht ist, die meist oder fast die ganze Energie in die Winkelbeschleunigung der Antriebsreifen oder? Denn sonst würde es ja den Automotor beim Gasgeben selbst wegschleudern, wegen der Gegenkraft?
Die Beschleunigung geht überall dort hin wo auch was drann hängt ;)
Das Massenträgheitsmoment des Motors selbst ist zwar vorhanden aber vergleichbar niedrig Gegenüber dem Moment welches das Auto durch seine eigene Trägheit verursacht.
Wenn man aber theoretisch den Motor von 0-10000 Umdrehung pro Minute in einer Millisekunde bringen könnte, wäre die Kraft auf die Halterung durch das Trägheitsmoment und dahingehend die Drehimpulserhaltung enorm. In dem Fall könntes es sogar sein, dass die Schrauben am Motor reißen.
So schnell dreht aber ein gewöhnlicher Motor in der Größenordnung nicht hoch.
Was den Energiefluss betrifft kann Energie natürlich auch nur dort hin wo sie hingelenkt wird. Dadurch dass sich die Karosserie bei Beschleunigung durch den Motor kaum verbiegt wird da auch recht wenig Energie gesteckt und die ganze Energie geht natürlich an die Reifen.
Währe der Motor nicht angeschraubt würde er sich selbst um seine Achse drehen und die Energie würde in die Rotation des Motorblocks gehen und nicht auf die Reifen.
Kann man eigentlich sagen, wenn Energie nicht auskann, dann wird Druck aufgebaut, es herrschen hohe Kräfte, aber Gegenkräfte führen dazu, dass keine Leistung erbracht wird?
Nein nicht direkt, Energie muss nicht zwingend mit einem Druck zusammenhängen sondern kann sich auch in einer Erwärmung wiederspiegeln, welche zwar bezogen auf Gase zu einem Druckanstieg führt, aber bei Festkörpern oder Flüssigkeiten mit geringem Ausdehnungskoeffizienten kaum Druck aufbauen wird.
In einem radioaktiven Atomkern kann man auch nicht wirklich von einem Druck sprechen, außer vielleicht beim Alphazerfall, hier kommt es einfach nur zu "Umschichtungen" im Kern was dann eben die Strahlung bewirkt.
Ebenso steckt quasi in jeder Materie Energie welche man aber nicht als Druck in irgendeiner Art beschreiben kann. Bei der Fusion zweier Wasserstoffatome entsteht Helium und es wird Energie frei, das bedeutet aber nur, dass die beiden Wasserstoffatome alleine mehr Energie haben als das Heliumatom, dennoch gibt es hier keinen Druck zwischen zwei Wasserstoffatomen, dass sie zu Helium werden wollen. Wenn Wasserstoff von alleine zu Helium fusionieren möchte dann wäre die Kernfusion um einiges leichter zu bekommen und es würde auch keinen Wasserstoff auf der Erde geben.
Man kann nur sagen wenn keine Leistung ergbracht wird, wird auch keine Energie transportiert, weil ja die Energie nichts anderes als die aufsummierte Leistung über die Zeit ist.
Was das Trägheitsmoment ist , könnte Dir Wikipedia erklären, tut es aber nicht, weil Du dort nicht nachfragst.
Achso, ja das kenne ich dann eh schon!
Ich dachte das ist das Massenträgheitsmoment.
Diese Kraft wirkt aber auch nur wenn man etwas rotierendes beschleunigt oder bremst, oder? Und zwar zurück auf den Motor oder was auch immer?
Ja.
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Warum unterliegt die Gegenkraft nicht aktio ist reaktio?
Wenn ich einen Körper aufstören möchte, störe ich immer auch den Körper auf, der dies versucht.
Immer mit der gleichen Kraft, aber über den Faktor Masse mit unterschiedliche Energieübertragung und damit Beschleunigung?