Frage von NicAG7, 90

Warum kann sich, obwohl es die Trägheit gibt etwas bewegen?

Ich suche nun schon lange nach einer Antwort und hoffe ich hab hier Glück. Trägheit wirkt ja immer nur in einem Bezugssystem. Ich verstehe nicht warum sich die beiden Kräfte nicht immer aufheben. Ich mein wir haben eine Kraft F=ma die genau entgegengesetzt der Kraft F=-ma wirkt. Also heben sie sich auf. Warum tuen sie das nicht? Z.B. wenn man ein Auto abschleppt. Man zieht das Auto mit der Kraft F weg und gleichzeitig hat das Auto die Trägheit -F. Also dürfte es sich nicht bewegen. Warum tut es es trotzdem? Danke :)

Antwort
von DTTruestoner, 50

Moin,

du bist aufm richtigen Weg, aber da fehlt noch was. Erstmal, die Newton'schen Gesetze/Axiome:

1. Ein Körper in Ruhe, oder in einer gradlinigen, gleichförmigen Bewegung bleibt unbewegt.

2. Auf einen Körper, der beschleunigt wird, also seine Geschwindigkeit in Betrag oder Richtung ändert, wirkt eine Kraft. Die Kraft ist F=ma.

3. Für jede Kraft gibt es eine Gegenkraft mit selbem Betrag, aber exakt entgegengesetzter Richtung.

Ich denke, soweit warst du schon.

Die Bewegungen kommen z.B. durch die Interaktion zweier Bezugssysteme miteinander. Das Auto in deinem Beispiel sei mal in System 1 und dein Abschlepplaster in System 2. Jetzt übst du eine Kraft aus auf das Auto, indem du die Seilwinde anziehst. Dann scheint das Auto auf dich zuzukommen, denn du bist in System 2. 

Du könntest aber auch im Auto sitzen, also System 1, und den Abschlepplaster auf dich zukommen sehen. Das ist damit gemeint. 

Anderes Beispiel: Versteh dich selber mal als Mittelpunkt des Universums und du hast einen Freund, der das für sich selber auch tut. Ihr beide nehmt jeweils ein Ende eines Seils in die Hand und stellt euch auf Skateboards. Jetzt ziehst nur du (!) an dem Seil und du wirst sehen, dass dein Freund auf dich zu kommt. Wenn ihr jetzt beide auf den Boden guckt, werdet ihr beide sehen, dass ihr euch relativ zur Erde bewegt, in entgegengesetzte Richtungen, und das obwohl nur du ziehst. 

Ihr bewegt euch beide, weil du auf das Seil eine Kraft F ausübst und das Seil eine Kraft -F auf deinen Freund ausübt. Wenn ihr beide gleich viel wiegt, bewegt er sich genauso weit wie du dich.

Andere Beispiele sind die Zentrifugalkraft und die Zentripetalkraft: Du wirst im Karussell nach außen geschleudert, weil du als träger Körper auf einer geraden Bahn bleiben willst, wirst aber durch die Zentripetalkraft nach innen gezogen. Wenn du auf einer Kreisbahn bleibst, ist die Zentrifugalkraft genauso groß wie die Zentripetalkraft, aber in entgegengesetzte Richtung, ist also deren Gegenkraft, nach Newton III. 

Der Knackpunkt ist also Relativität. Ein Bezugssystem wird auch Inertialsystem genannt, nach Inertia, lat. für Trägheit. Es ist ein unbeschleunigtes System, also eins indem keine äußeren Kräfte wirken (sowas gibt es natürlich nur in der Theorie). Die Effekte von Trägheit kommen erst bei Interaktion mehrerer Bezugssysteme zur Geltung (also Auto und Abschleppen, dein Freund und du auf den Skateboards, oder du auf dem Karussell und die Erde, auf der das Karussell steht).

Ich hoffe, das hat ein wenig Licht reinbringen können. Such mal nach Bildern zum Thema.

Kommentar von Ahzmandius ,

Ihr bewegt euch beide, weil du auf das Seil eine Kraft F ausübst und das Seil eine Kraft -F auf deinen Freund ausübt

Ist leider Falsch. Du übst die Kraft F auf das Seil und die Kraft F wirkt duch das Seil auf den Freund. Die Kraft -F wirkt nicht auf den Freund, sondern auf dich selbst.

Kommentar von DTTruestoner ,

Stimmt! Danke für die Korrektur. 

Kommentar von Ahzmandius ,

Ich muss leider noch etwas mehr beanstanden:

Andere Beispiele sind die Zentrifugalkraft und die Zentripetalkraft: Du
wirst im Karussell nach außen geschleudert, weil du als träger Körper
auf einer geraden Bahn bleiben willst, wirst aber durch die
Zentripetalkraft nach innen gezogen. Wenn du auf einer Kreisbahn
bleibst, ist die Zentrifugalkraft genauso groß wie die Zentripetalkraft,
aber in entgegengesetzte Richtung, ist also deren Gegenkraft, nach
Newton III.

Das scheinbare Gelichgewicht zwischen Ztenrifugal und Zentripetalkraft hat eigentlich mit Newton 3 ncihts zu tun.

Die eigentliche Gegenkraft zu der Zentrpetalkraft (als Beispiel nehme ich mal Kugel am Seil), ist die Zugkraft des Seils.

Einfache Begründung warum die Zentrifugalkraft nicht die -F Kraft zur Zentripetalkraft sein kann:

1)Newton 3 ist per se nur für ein Inertialsystem gültig.

2)Betrachtet man die Kugel am Seil aus einem Inertialsystem, so existiert die Zentrifugalkraft gar nicht

Antwort
von lks72, 59

Trägheitskräfte gibt es nur im beschleunigten Bezugssystem selbst, und da ist die Kräftebilanz in der Tat 0. Auf einen fallenden Körper wirken aus Sicht der Erde nur eine Kraft, m * g <> 0, und dieser Körper wird auch dementpsrechend beschleunigt. Im Bezugssystem des Körpes gibt es eine zweite Kraft, die Trägheitskraft mit der Größe F(T) = - m * a, also ist die resultierene Kraft im beschleunigten Bezugssystem.

F'(res) = m * g + F(T) = m * g - m * a = m * g - m * g = 0.

Der Körper ist Kräftefrei. Dies ist ja auch klar, denn er ist erstens schwerelos und zweitens bewegt er sich nicht, denn in seinem eigenen Bezugssystem ist ein Körper logischerweise in Ruhe. Du siehst, dein Widerspruch ist keiner, man muss nur sauber die Bezugssysteme trennen.

Antwort
von Ahzmandius, 39

Das ein typischer Anfängerfehler (nicht wertend gemeint :-) )

Was du meinst, ist das Actio = -Reaktio.

Bei diesem Konzept ist wichtig zu verstehen worauf die Kräfte wirken:

Wenn du z.B. ein Objekt mit Kraft F ziehst, dann wirkt auch eine Kraft -F der Kraft F entgegen (so weit war es richtig)

Die Kraft F wirkt auf das gezogene Objekt, während die Kraft -F auf dich, den ziehenden Wirkt.

Kommentar von lks72 ,

Nein, in der Frage sind nicht Actio und Reactio beschrieben. Actio und Reactio sind zwei Kräfte an derselben Schnittfläche, die auf 2 verschiedene Körper wirken. Dies ist nur eine komplizierte Formuierung der Impulserhaltung.

In der Frage geht es aber um zwei Kräfte, die auf ein- und denselben Körper wirken, m * a und zum zweiten - m * a. Die erste Kraft könnte über ein Seil auf das Auto wirken (zum Beispiel), die zweite Kraft ist eine Trägheitskraft, die nur im Bezugssystem des Autos wirkt und Kräftegleichheit verursacht. m * a + (- m * a) = 0.

Mit Actio-Reactio hat das rein gar nichts zu tun.

Kommentar von Ahzmandius ,

Selbstverständlich hat es was mit Actio=-Reactio zu tun: Theoretische Physik1, Experemntalphysik 1. Viel Spaß beim nachschauen ;-).


Kommentar von lks72 ,

Seil schleudert einen Eimer im Kreis.

Die Kraft des Seils auf den Eimer (nach innen) ist F1

Die Kraft des Eimers auf das Seil (nach außen) ist F2

Die Zentrifugalkraft auf den Eimer ist F3

F1 und F2 sind beides Kräfte an der Schnittfläche zwischen Seil und Eimer, entgegengesetzt gerichtet F1 = -F2 und Actio-Reactio Paar. Die beiden Kräfte gibt es in jedem Bezugssystem (sie setzen die Körper unter Spannung).

F3 gibt es nur im rotierenden Bezugssystem. Zwar ist F3 = F2, allerdings haben die Kräfte nichts miteinander zu tun, denn F3 wirkt als Zentrifugalkraft ebenfalls auf den Eimer, F2 wirkt als Reactio von F1 auf das Seil. Die beiden Kräfte greifen also an zwei völlig verschiedenen Körpern an, sie haben nichts miteinander zu tun.

Kommentar von Ahzmandius ,

Oh nicht schon wieder...

Soll ich es dir etwa schon wieder erklären:

Newton-Axiome gelten A PRIORI in einem Inertialsystem nicht jedoch im BBS, hast du es jetzt???

Sollen wir etwa deine Unwissen wieder zur Schau stellen, wie bei der Frage um die Gravitation???

Es geht doch gar nicht um beschleunigte Bezugsysteme!

Die Kraft -F beim Ziehen eine Objektes kommt auch dann vor, wenn man den Bewegungsablauf aus einem Inertialsystem betrachtet.

Wie schon gesagt: Theo1 und Exphy1

Kommentar von lks72 ,

Ich zitiere mal Wiki

Wechselwirkung und Gleichgewicht

Das Wechselwirkungsprinzip, bei dem Kraft und Gegenkraft auf unterschiedliche Körper wirken, darf nicht mit einem Kräftegleichgewicht verwechselt werden (siehe nebenstehende Abbildung), bei dem sich zwei gleich große, aber entgegengesetzte Kräfte an einem
Körper ausgleichen (und damit der Bewegungszustand des Körpers
unverändert bleibt). Um diese Unterscheidung zu erleichtern, wird
manchmal auch die Bezeichnung „Reaktionskraft“ oder
„Wechselwirkungskraft“ verwendet für die Kraft, die aufgrund des
Wechselwirkungsprinzips rückwirkt.

wiki Ende

So, der Fragesteller redet über zwei Kräfte, die sich das Gleichgewicht halten und er deshalb nicht versteht, warum sich der Körper doch bewegt. Dies ist aber deshalb, weil der Körper in seinem eigenen Bezugssystem gerade ruht (während er aus dem ruhenden System beschleunigt wird). Es geht nur um diese beiden Kräfte. Du sprichst aber über das Wechselwirkungsprinzip, zwei Kräfte, die auf zwei verschiedene Körper wirken und überhaupt nicht die Impulsbilanz eines einzigen Körpers bilden können.

Nochmal, natürlich ist deine Antwort richtig, aber du zitierst ja einfach Actio- und Reactio. Dies hat aber mit der Frage nichts zu tun, denn hier geht es ja um zwei Kräfte, die auf denselben Körper wirken und in der Summe an diesem einen Körper 0 ergeben, und er deshalb nicht beschleunigt werden dürfte (was er in seinem eigenen Bezugssystem ja auch nicht tut. Das logischer Dilemma des Fragestellers ist der Bezugssystemwechsel innerhalb eines Satzes: Es wirken zwei Kräfte auf den einen Körper, die 0 ergeben (Bezugssystem Körper), dann schreibt er: Wieso wird der Körper aber schneller (hier ist er plötzlich im ruhenden Bezugssystem). Genau da liegt der Fehler, ein solcher Wechsel in einem Satz führt zu dem logischen Dilemma.

Das, was du als Anfängerfehler bezeichnest, ist was anderes:

Körper A wirkt auf Körper B mit der Kraft F und beschleunigt Körper B. Nun der Schüler: "Aber es wirkt doch noch Reactio mit -F, wieso bewegt sich B", denn F + (-F) = 0. Dies ist in der Tat ein typischer Anfängerfehler, denn die Summe darf man nicht bilden, weil F und -F nicht auf dieselben Körper wirken und daher nicht zur selben Impulsbilanz gehören. Dies hast du ja in deiner Antwort richtig erklärt, das bestreite ich nicht.

Es ist aber nicht das, was gefragt ist.

 

Kommentar von Ahzmandius ,


Das Wechselwirkungsprinzip, bei dem Kraft und Gegenkraft auf
unterschiedliche Körper wirken, darf nicht mit einem Kräftegleichgewicht
verwechselt werden


Das ist genau das was ich geschrieben habe:


Bei diesem Konzept ist wichtig zu verstehen worauf die Kräfte wirken:



So, der Fragesteller redet über zwei Kräfte, die sich das Gleichgewicht halten...

Nein redet er nicht (bzw. tut er schon, aber weil er eben genau das macht, er versteht den Unterschied zwischen dem Wechelwirkungsprinzip und dem Konzept des Kräftegleichgewicht nicht)

Für ihn ist es unklar, warum wenn es doch laut Actio=-Reactio F=-F (diese Bezeichungen benutzt er doch selbst)


Ich mein wir haben eine Kraft F=ma die genau entgegengesetzt der Kraft F=-ma wirkt.

<=> F+F=0, die Summe der Kräfte Null ist, es trotzdem zu einer Bewegung kommt.

Und das hat weder etwas mit BBS zu tun, noch Trägheitskräften etc. noch hat es etwas mit rotierenden Eimern zu tun.

Die Erklärung ist, dass F und -F auf unterschiedliche Körper wirken., fertig.


Ps.: dieses Verständinsproblem ist ein ganz typisches bei Leuten, die mit Kräften, Actio-Reactio etc. zum ersten Mal in Berühung kommen.


Ps.ps:

Gezogene Objekte ist ein Paradebeispiel für Actio = - Reactio.

Kommentar von lks72 ,

Der Fragesteller schreibt nicht: Man zieht das Auto mit der Kraft F weg und das Auto zieht mich mit -F, das ergibt sich 0. Dies wäre ein Verständnisproblem von Actio und Reactio. Er schreibt : Man zieht das Auto mit F und das Auto hat die Trägheit -F. (Etwas Hölzern formuliert). Und hier ist wirklich F + - F = 0 , weil es ein und derselbe Körper ist.Du bist aber im Bezugssystem des beschleunigten Autos. p.s. Jeder Impulstransport ist ein Paradebeispiel für Impulserhaltung, was hat das mit dem gezogenen Auto zu tun? Übrigens : Zieht man die Reibung in Betracht und zieht das Auto mit konstanter Geschwindigkeit , dan herrscht Kräftegleichgewicht innjedem Bezugssystem, und zwar Gleichgewicht zwischen der Kraft des Seils auf das Auto und der Kraft des Bodens auf das Auto. Und wieder hat dieses Kräftepaar nichts mit Actio und Reactio zu tun. Eine Trähgeitskraft gibt es hier im Auto nicht.

Kommentar von Ahzmandius ,

Der Fragesteller schreibt nicht: Man zieht das Auto mit der Kraft F weg und das Auto zieht mich mit -F, das ergibt sich 0.

Ähm doch, genau lesen bitte:

Ich mein wir haben eine Kraft F=ma die genau entgegengesetzt der Kraft F=-ma wirkt. Also heben sie sich auf.

Haben wir es jetzt geklärt , ja?

Kommentar von lks72 ,

Ja, sie heben sich auf und er meint

"gleichzeitig hat das Auto die Trägheit -F"


also die kompensierende Trägheitskraft im beschleunigten Bezugssystem. Er versteht also, dass die beiden sich aufheben, was völlig richtig ist


und er meint daher NICHT Actio und Reactio, er macht also nicht den Fehler, den du ihm unterstellst.


Sag mir eine einzige Stelle, in der der Fragesteller Actio und Reactio meint und eben nicht die Trägheitskraft, du wirst keine finden. Der Fehler des Fragestellers ist also nicht ein Anfängerfehler, den du begierig aufgesaugt hast, um dein Wissen anzubringen, sondern der Fehler ist ein tiefgründiger, der was mit Wechsel des Bezugssystems zu tun hat (Trägheit: genau darum geht es dem Fragesteller).


Da er immer von Trägheit spricht (besser formuliert: Trägheitskräfte), sind F und -F bei ihm immer zwei Kräfte auf den gleichen Körper (und zwar immer im beschleunigten Bezugssystem), es sind niemals Actio und Reactio gemeint, denn dies schreibt er auch mit keiner Silbe an irgendeiner Stelle.


Nochmal: Deine Antwort ist richtig (aber halt auch Grundlagenwissen elementarer Mechanik), aber du scheinst einfach die Fragen und Antworten anderer nicht richtig zu lesen.


So, jetzt ist alles geklärt, jedenfalls heute für mich. Gute Nacht :-)



Antwort
von NicAG7, 41

Wie trenne ich bei dem Auto? Ich mein man kann auch von außen betrachten, dass bei zu großer Beschleunigung das Seil reißt. Und dann ist man ja nicht im Bezugssystem. Das Auto ist Träge, obwohl es steht.

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