Frage zu Bewegung und Kräften. Schwer zu beschreiben?
Guten Abend,
warum spielen Kräfte in der Physik eine so große Rolle? Ich bin im Internet auf höhere Ableitungen des Ortes nach der Zeit gestoßen, die zwar im Alltag kaum präsent sind, aber mitunter trotzdem eigene Bezeichnungen besitzen und mir sind ein paar Analogien aufgefallen.
Eine physikalische Größe, die das Produkt aus Ort und Masse ist, scheint es nicht zu geben.
Es gibt den Impuls, als Produkt aus 1. Ableitung des Ortes nach der Zeit (Geschwindigkeit) und der Masse.
Es gibt die Kraft, als Produkt aus 2. Ableitung des Ortes nach der Zeit (Beschleunigung) und der Masse,
Analog wären doch auch Produkte aus höheren Ortableitungen mit einer Masse denkbar?
Warum spielen Kräfte in der Welt eine so große Rolle? Die Physik thront ja im Grunde auf den 4 Grundkräften. Mir erscheint es irgendwie willkürlich, warum ausgerechnet das Produkt aus 2. Ortsableitung und Masse so eine Sonderrolle in der Welt innehat. Warum keine n. Ortsableitung mal Masse? Mein Gedanke dazu wäre, dass Kräfte ja eben beziffern, wie viel Arbeit man als Mensch über eine Strecke aufwenden muss, um die Geschwindigkeit einer massebehafteten Sache zu ändern und Dinge wie Arbeit und Geschwindigkeiten aus einer menschlichen Wahrnehmung einfach überlebenswichtige Dinge sind.
Meine konkrete Frage ist nun, wie ich mir "höhere Kraft-Analoga" vorstellen kann? Also z.B. das Produkt aus Masse und 3. Ortsableitung nach der Zeit (Masse mal Ruck). Gibt es in der Welt eine überschaubare Anzahl fundamentaler "Masse-Ruck-Produkte", sowie es die 4 Grundkräfte gibt?
2 Antworten
Bin zwar kein Physiker, aber ich antworte mal soweit ich das selbst verstehe.
Eine Größe bestehend aus Masse mal Ort macht nicht viel Sinn, da dabei eigentlich nur wieder die Masse herauskommen müsste. Zudem kommt bei der Rechnung auch keine Energie zustande, weil eben die Zeitkomponente fehlt.
Bei der Sache mit der 2. Ableitung bin ich mir nicht sicher, aber ich meine mal gehört zu haben, dass das mit der dreidimensionalität des Raums zu tun hat. Nach dem Abstandsgesetz nehmen Energien und Kräfte wie die Gravitation mit dem Quadrat des Abstands ab. Das Quadrat kommt aus der Anzahl der Raumdimensionen minus 1. In einem Vierdimensionalen Raum würde die Kraft also mit der dritten Potenz des Abstandes abnehmen. Das ist glaube ich auch Teil der Vorhersagen der Stringtheorie, dass es extra Dimensionen geben müsste (die sich nur auf ganz kleinen Längenskalen bemerkbar machen)
Und ich denke, dass es irgendwann aufhört, dass man sich diese Dinge vorstellen kann, weil sie unserer Alltagserfahrung widersprechen. Eine dritte oder gar vierte Ortsableitung, wo kommt sowas schon vor. Das ist wie sich ein Elektron vorzustellen. Man denkt sich es wäre eine klitzekleine Kugel, aber das ist es nicht. Die Quantenmechanik sagt uns, dass es eine Punktladung mit null räumlicher Ausdehnung ist. Aber nicht mal die kann man irgendwo festmachen, weil sich das Elektron eher wie eine Wahrscheinlichkeitswolke verhält. Siehst du, ich weiß nicht mal, wie ich das beschreiben soll
Das Quadrat kommt aus der Anzahl der Raumdimensionen minus 1. In einem Vierdimensionalen Raum würde die Kraft also mit der dritten Potenz des Abstandes abnehmen.
Das ist ein interessanter Punkt, danke!
Warum willst du denn die Masse mit dem Ortsvektor multiplizieren der Ortsvektor ist ja vom Koordinatensystem abhängig.
Ruck (Jerk) ist die Veränderung der Beschleunigung nach der Zeit bei einer linearen Beschleunigung wäre der Jerk also einfach eine Konstante.
Jerk kann man zum Beispiel brauchen wenn man berechnen will wie schnell ein Komet auf die Erde fällt.
Die Gravitationskraft nimmt ja bei kleinerem Abstand zu also wird die Beschleunigung über die Zeit grösser.