Eine Frage an die Physiker:?
Wenn man in einem Zug der 250 km/h schnell fährt springt, landet man dann auf der gleichen Stelle im Zug wieder oder wird man nach hinten geschleudert.
Würde mich mal interessieren frage mich das schon längere zeit.
danke im voraus für eure antworten
LG
9 Antworten
Hallo Weisichnicht450,
wenn Du wirklich vertikal hoch springst, landest Du an der Stelle des Zuges, von der Du abgesprungen bist – vorausgesetzt natürlich, die Geschwindigkeit des Zuges ist konstant.
Du kannst Dir das anhand einer Gegenfrage klar machen: Wenn Du auf der Erde vertikal hoch springst, wo landest Du dann? Auf derselben Stelle oder etliche Meter weiter westlich?
Bedenke, dass sich die Erde einmal am Tag um die eigene Achse dreht, was in unseren Breiten etwa 1000 km⁄h ausmacht, knapp 280 m⁄s. Außerdem bewegt sie sich mit knapp 30 km⁄s (!) um die Sonne, was sich um Mitternacht (Ortszeit, das ist im Westen Deutschlands im Sommer etwa um 01:30 h MESZ) sogar addiert.¹)
Du hast aber dieselbe Geschwindigkeit und merkst nicht einmal etwas davon. Das liegt daran, dass sich die Geschwindigkeit der täglichen Erdrotation nur langsam ändert²), und die der jährlichen Umrundung der Sonne noch langsamer. Für hinreichend kurze Zeitspannen kannst Du die Bewegung des Flecks, auf dem Du stehst, als geradlinig- gleichförmig beschreiben.
GALILEIs Relativitätsprinzip (RP)Zwei Beobachter, die sich in je einem mobilen Physiklabor geradlinig- gleichförmig relativ zueinander bewegen, werden dieselben Naturgesetze (=grundlegende Beziehungen zwischen physikalischen Größen) feststellen. Es kann also jeder von ihnen mit gleichem Recht als stationär angesehen werden.
Dieses Prinzip impliziert auch das noch ältere Trägheitsprinzip (TP), das – in Abkehr von den Vorstellungen des ARISTOTELES – aussagt, dass Kraft nicht für Geschwindigkeit, sondern für deren Änderung, die Beschleunigung²) erforderlich ist. Ohne Kraft bewegt sich ein Körper geradlinig- gleichförmig weiter, weshalb ein Auto auch Bremsen braucht und es nicht reicht, vom Gas zu gehen, um schnell anzuhalten.
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¹) Mehr noch: Das gesamte Sonnensystem bewegt sich mit rund 250 km⁄s um das Zentrum der Milchstraße und relativ zum kosmischen Mikrowellenhintergrund z.Z. sogar noch etwas schneller, mit über 360 km⁄s ≈ 1,2×10⁻³∙c, also 1,2‰ des Lichttempos.
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²) Man könnte meinen, die Geschwindigkeit ändere sich nicht, aber was wir umgangssprachlich die Geschwindigkeit nennen, ist das Tempo (engl. speed), der Betrag der Geschwindigkeit (engl. velocity), die eine Vektorgröße ist, eine Größe mit Richtung. Dasselbe gilt für die Beschleunigung. Im physikalischen Sinne wird darunter jegliche Änderung der Geschwindigkeit verstanden, darunter auch Abbremsung; hier zeigt die Beschleunigung in die zur Geschwindigkeit entgegengesetzte Richtung.
Wirft man in einem fahrenden Zug einen Gegenstand senkrecht hoch, dann wirkt der Impuls in Fahrtrichtung weiter. Der Gegenstand wird deshalb nicht nach hinten geschleudert, sofern keine Gegenkräfte wirken (z.B. Fahrtwind).
Der Gegenstand landet jedoch nicht wieder an der Abwurfstelle, da während des Fluges Energie in den Zug gesteckt wird, jedoch nicht in den fliegenden Gegenstand.
Diesen Unterschied wird man in einem Zug kaum messen können, ist jedoch physikalisch vorgegeben.
Ein Zug kann nicht 250 km/h schnell fahren. Eine Geschwindigkeit ist immer nur in Bezug definiert. Also z.B. 250 km/h in Bezug zur Erdoberfläche.
Du hast also verschiedene Geschwindigkeiten in Bezug zu Zug, Erdoberfläche, Erdachse, Erdbahn, Sonnenbahn, Galaxienbahn. Es ist kein Grund ersichtlich, warum die Geschwindigkeit zum Erdboden irgendwie eine Sonderrolle spielen sollte.
(seufz) wie schaffen es die Fahrgäste nur, kurz vor ihrer Station aufzustehen und nach vorne in Richtung Tür zu gehen? Kommt nach jeder Fahrt Reinigungspersonal und entfernt die Leichen von den Rückwänden?
Die regelmäßigen Bahnfahrer vermeiden sorgfältig, im fahrenden Zug zu hüpfen. Die anderen werden übrigens nicht mehr von der Rückwand gekratzt, wegen der Infektionsgefahr, sondern einfach überlackiert.
Innen landest du auf der selben stelle da du dich ja auch mit 250kmh bewegst. Außen gibt es Fahrtwind, Da landest du wo anders