Frage an Physiker zum Erhaltungssatz für Drehimpuls
|
Nehmen wir an, ich habe eine Tasse, in der sich ruhender Tee befindet. Über ihr schwebt (bewegungslos) meine Hand mit einem (unbewegten) Teelöffel.
Wenn ich mich jetzt entscheide, umzurühren, wird Drehimpuls ins Wasser hinein übertragen. Aber woher kommt der denn nun, wenn doch vor meinem Entschluss, umzurühren, weder im Tee, noch in meiner Hand oder meinem Arm welcher gegeben war?
8 Antworten
Drehimpuls ist immer erhalten, aber er muss irgendwo herkommen. Bevor du rührst, ist im System ,,Tee + Löffel + deine Hand" kein Drehimpuls. Sobald du anfängst zu rühren, überträgst du ihn über die Kräfte deiner Muskeln.
Wenn du den Löffel bewegst, übst du mit deiner Hand ein Drehmoment auf ihn aus. Gleichzeitig wirkt nach dem dritten Newtonschen Gesetz ein Gegenmoment auf deinen Arm und damit auf deinen Körper. In einem wirklich perfekten, isolierten System würde dein ganzer Oberkörper leicht in die entgegengesetzte Richtung reagieren, während der Löffel das Wasser in Rotation versetzt.
Der Drehimpuls kommt also aus dir selbst. Hört sich komische an, ja.
In der Praxis merkst du das kaum, weil du ja auch mehr wiegst als der Löffel und das Wasser. Aber physikalisch gesehen verschiebt sich das Drehimpuls-Gleichgewicht immer.
ist auch nicht anders wie "wo der impuls herkommt" wenn du einen ball wirfst. letztlich wird der drehimpuls/impuls über dich in die erde abgegeben und von dieser übernommen. die ist halt ziemlich massereich...
Wenn du auf Drehimpluserhaltung anspielst, dann gilt dieser nur für abgeschlossene Systeme, denen du keine Kraft zuführst. Dieses System liegt aber auch nicht vor.
Die Tasse übt über Reibungskräfte einen Drehimpuls auf die Erde aus.
Der Drehimpuls (genauer gesagt das Drehmoment) kommt von dir. Wenn du rechts rum drehst und würdest auf einem reibungsfreien (!) Drehstuhl sitzen, dann würdest du dich nach dem Umrühren links rum drehen. Der Erhaltungssatz des Drehimpulses gilt nur innerhalb abgeschlossener Systeme. Davon kann bei dir auf deinem Stuhl nicht die Rede sein.
Wenn ich mich jetzt entscheide, umzurühren, wird Drehimpuls ins Wasser hinein übertragen.
Bei mir ist das anders. Bei mir wird Drehimuls erst übertragen, wenn ich es tue.
Der Drehimpuls kommt aus der Erddrehung, oder genauer dem System Erde-Tassenwasser. Der Drehimpuls der gesamten Erde incl. Tasse&Wasser bleibt erhalten.
Na ja: Ich kann ja so umrühren, dass mein Arm sich nach wie vor nicht bewegt (mindestens dann, wenn ich ihn vorher in einen Schraubstock geklemmt habe).
Damit müsste doch (im Sinne von Drehimpulserhaltung) Tasse + Hand ein sich abgeschlossenes System darstellen. Es kennt die Physik ja keinen Willen, der in meiner Hand Drehimpuls erzeugen könnte, ohne dass mein Arm sich bewegt.