Was genau ist ein Drehimpuls?
Ich habs unter Wikipedia gelesen aber ich werd daraus trozdem net schlau.
Ein Drehimpuls soll ein Energieträger sein. Wie genau funktioniert das dann im Gegensatz zu Elektrizität oder? Und welche Energieempfänger gibt es den für den Drehimpuls?
Kann mir das bitte jemand auf verständliche und leiche Weise erklären?
Danke im Voraus.
9 Antworten
Der Drehimpuls ist in Bezug auf Rotationsbewegungen das, was der Impuls in Bezug auf Translationsbewegungen ist.
Der Drehimpuls ist keine Energie, denn diese ist ein Skalar.
Der Drehimpuls hingegen lässt sich in 3 Dimensionen - und nur in 3 Dimensionen - als Vektor beschreiben, der allerdings nicht in die Drehrichtung zeigt, sondern in Richtung der Drehachse, und zwar so, dass die Rotationsbewegung in der Draufsicht gegen den Uhrzeigersinn erfolgt.
Dass dies nur in 3D geht, ist anschaulich verständlich, wenn man bedenkt,dass sich etwas in 2D nur um einen Punkt drehen könnte und in 4D um eine Ebene drehen müsste. Allgemein ist der Drehimpuls daher ein (antisymmetrischer) Tensor.
Der Drehimpuls ist eine Erhaltungsgröße, d.h. wenn ein Körper durch einen anderen eine zeitliche Änderung seines Drehimpulses, ein Drehmoment, erfährt, übt er auf diesen ein gleich großes, entgegengesetztes Drehmoment aus.
Dies kann man testen, indem man sich auf einen Drehstuhl setzt und einen sich drehenden Fahrradreifen mit Griffen an der Achse in die Hand nimmt und zu drehen versucht.
Drehimpuls beschreibt den "Drehzustand" eines Körpers. Früher nannte man ihn "Drall" oder "Drehschwung", dies wird in der Wissenschaft selbstverständlich nicht verwendet, beschreibt aber intuitiv recht gut, worum es geht. Wenn ein Körper sich dreht, dann hat er einen Drehimpuls. Fließt ein Drehimpulsstrom (man nennt dies ein Drehmoment) von einem Bauteil auf ein anderes (von einer Turbine auf einen Generator etwa), dann ist dieser Drehimpulsstrom auch immer von einem Energiestrom begleitet. Wie stark dieser Drehimpulsstrom mit Energie "beladen" ist, hängt von der Winkelgeschwindigkeit ab.
In der Elektrizität ist die Sache völlig analog: Die Grundgröße ist die elektrische Ladung. Ein Ladungsstrom heißt elektrische Stromstärke. Dieser ist ebenfalls von einem Energiestrom begleitet. Wie viel Energie ein solcher elektrischer Strom trägt, hängt von dem sogenannten elektrischen Potential, gemessen in Volt, ab (wenn man wissen will, wie viel Energie in einem Bauteil "abgeladen" wird, muss man die Differenz von zwei Potentialen betrachten, also eine elektrische Spannung).
Analoge Begriffe sind also:
Drehimpuls <-> el. Ladung
Drehmoment <-> el. Stromstärke
Winkelgesch. <-> el. Potential.
Der Drehimpuls ist vereinfacht gesagt die Energie, die ein Körper hat, damit er sich dreht.
Beispiel: du hast einen Ball den du zum Rotieren bringst, indem du ihn mit deinen Händen drehst.
Der Ball nimmt dabei eine bestimmte Menge Energie auf (je nachdem wie stark du ihn halt bewegst) und speichert sie als Drehimpuls. Der Ball kann auf diese Weise weiterrotieren, obwohl du ihn nicht mehr bewegst.
Drehimpuls ist KEINE Energie, die Einheiten stimmen ja noch nicht mal. Drehimpuls ist in der Tat ein Energieträger. Die Verknüpfung der Beiden Größen Energie E und Drehimpuls J geschieht über die Winkelgeschwindigkeit. Je größer diese ist, desto mehr Energie hat ein Körper pro Einheit Drehimpuls.
Im Übrigen können Drehimpulsströme durch einen Körper fließen, ohne dass ein Energiestrom fließt, zum Beispiel beim Versuch, eine festsitzende Schraube zu drehen. dL/dt = M ist nämlich die zeitliche Änderung des Drehimpulses, also ein Drehimpulsstrom, und wird gemeinhin Drehmoment genannt. Da bei dieser festsitzenden Schraube die Winkelgeschwindigkeit 0 ist, wird durch diesen Drehimpulsstrom (dieses Drehmoment) auch keine Energie übertragen.
Aus Wikipedia
Der Drehimpuls ist eine physikalische Erhaltungsgröße. Ihre international verwendete Einheit ist Newtonmeter · Sekunde oder Joule · Sekunde. Veraltete Bezeichnungen für den Drehimpuls eines Objekts sind Drall oder Schwung. Der Drehimpuls hat die gleiche Dimension wie die Wirkung.
Die Angabe eines Drehimpulses bezieht sich immer auf einen Punkt. Bei sich drehenden Objekten wird meist, ohne dass dies ausdrücklich erwähnt wird, ein Punkt auf der Achse gewählt, um die das betrachtete Objekt rotiert. Um den Drehimpuls eines Körpers zu ändern, muss ein Drehmoment auf den Körper wirken.
Der Drehimpuls ist eine physikalische Größe, mit deren Hilfe man rotierende System beschreiben kann.
Zur Erinnerung: Der "normale" Impuls ist das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit. Als solcher ist er ein Vektor also eine gerichtete Größe (Die Energie ist dagegen immer skalar). Der Impuls bezieht sich auf eine Bewegung in einer bestimmten Richtung.
Der Drehimpuls dagegen bezieht sich auf die Rotation um einen bestimmten Punkt, beschreibt daher automatisch eine beschleunigte Bewegung. Die mathematische Definition ist etwas komplizierter. Der Drehimpuls ist auch ein Vektor - er zeigt aber immer senkrecht zu der Rotationsebene des Objektes und beschreibt somit eindeutig die Lage der Rotationsebene im Raum.
Der Drehimpuls hängt insofern mit der Rotationsenergie zusammen, als dass mit einem steigenden Drehimpuls auch die Rotationsenergie wächst. Dennoch sind Drehimpuls und Rotationsenergie zwei unterschiedliche physikalische Größen.
Impuls und Energie unterscheiden sich grundsätzlich und genau dieser Unterschied dürfte für diese Frage entscheidend sein!