Rotierender Wassereimer?
Folgender Versuch : Man schwingt einen Eimer voller Wasser neben sich im Kreis, sodass das Wasser nicht ausläuft. Wieso ist das ''Schwingen'' des Wassereimer am untersten Punkten am schwierigsten, und welche Kräfte wirken abgesehen von der Erdanziehungskraft auf das Wasser (eventuell Zentrifugal/- bzw. Zentripetalkraft?)
5 Antworten
Um den Eimer auf der Kreisbahn zu halten, ist an jedem Punkt eine Kraft notwendig, die den Eimer zum Kreismittelpunkt zieht, die Zentripetalkraft.
Um oberen Punkt wirkt die Gewichtskraft in die gleiche Richtung wie die Zentripetalkraft. Bei geeigneter Geschwindigkeit ist die Gewichtskraft genauso groß wie die notwendige Zentripetalkraft. Man muss also selbst keine Kraft aufwenden, die Gewichtskraft übernimmt die Zentripetalkraft.
Am unteren Punkt muss man jedoch die Zentripetalkraft aufwenden und zusätzlich die Gegenkraft zur Gewichtskraft. Beide Kräfte haben die gleiche Richtung und addieren sich daher.
Dazu kommt, dass die Bahngeschwindigkeit und damit die Zentripetalkraft am unteren Punkt etwas größer ist als am oberen Punkt.
Die Zentrifugalkraft als Gegenkraft zur Zentripetalkraft ist eine Scheinkraft und nur im rotierenden Bezugssystem spürbar.
Unten ist es am schwierigsten, weil Zentrifugalkraft und Gewichtskraft des Wassers in die gleiche Richtung wirken... oben entgegengesetzt
Fliehkräfte sind wohl reichlich vorhanden. Und am untersten Punkt musst du die Schwerkraft überwinden. Wenn er hingegen oben ist, wird er voon selbiger angezogen und du musst nur "nachgeben".
Die Zentripedalkraft wirkt der Zentrifugalkraft entgegen und ist quasi die Kraft, die den Wassereimer hält. Die Zentrifugalkraft ist die Kraft, die das Wasser im Eimer hält, sie wirkt in diesem Sinn auf das Wasser, sonst würde es von der Gravitation zum Boden gezogen bzw. aus dem Eimer auslaufen.
Was meinst Du mit "Wieso ist das ''Schwingen'' des Wassereimer am untersten Punkten am schwierigsten,...".
Das verstehe ich nicht.
Du meinst, wenn der Arm nicht horizontal gestreckt ist, sondern ehjer zum Boden weist? Dann drehst Du langsamer, die Zentrifugalkraft hat eine geringere Ausprägung und die Gravitation wird wirksam.
Die Kräfte, die Du im Arm spürst, sind andere. Was Du spürst, ist nicht unbedingt physikalische Wirklichkeit. Du kannst einen Eimer am ausgestreckten Arm halten (anstrengend) oder Du kannst ihn auf einen Tisch stellen (weder für Dich noch den Tisch anstrengend), physikalisch ist es das gleiche.
Auf das Wasser in der Eimer wirkt die Zentrifugalkraft.
Wenn man versucht, den Eimer aus eigener Kraft neben sich zu Drehen , dann fällt einem schnell auf, dass oben man viel weniger Kraft aufwenden muss als unten. Darauf bezieht sich meine Frage, falls das verständlich ist