Dreheffekt Physik?
Hallo, ich lerne gerade für eine Prüfung. Hier ist eine eigendlich sinple Aufgabe, jedoch verstehe ich nicht ganz wie ich sie lösen soll.
Meiner Meinung nach ist doch nur in f) ein Drehmoment (M-). Kann mir jemand erklären wie die anderen Beispiele zu erklären sind? Meiner meinung nach gleichen sich die Kräfte da überall aus sodass sich der Balken nicht dreht.
Danke im Vorraus
4 Antworten
Das drehen kommt immer dann Zustande wenn es zu einem Drehmoment kommt. Ein Drehmoment wirkt immer dann wenn Kraft und Weg im Rechten Winkel zueinander stehen.
Der Punkt um dem sich die Waage drehen kann ist der Punkt von dem wir ausgehen um den Weg zu bestimmen.
wir haben also Kraft*Weg was einer Arbeit entspricht und Arbeit entspricht ja bekanntermaßen einer Energiedifferenz ΔE Es handelt sich also um einer Energie oder auch eine Wirkung (E*t) die über eine Drehbewegung wirkt. Diese Energie die zu einer Drehbewegung führt wird "Drehmoment" genannt.
Da im ersten Bild die Kraft genau im Punkt angreift ist der Weg 0 und damit auch das Drehmoment 0 da einer der beiden Faktoren Kraft*Weg nämlich der Weg 0 ist.
Beim 2. Bild haben wir eine Kraft die in einer bestimmten Entfernung zum Drehpunkt angreift. dieser würde zu einem Drehmoment führen, jedoch wirkt in gleicher Entfernung in exakt entgegengesetzter Richtung eine gleich große Kraft sodass sich beide Kräfte aufheben: 10N-10N=0 Somit ist auch hier einer der beiden Faktoren 0 weshalb auch das Drehmoment 0 ist, es kommt also zu keiner Drehbewegung.
Beim 3. Bild wirken die Kräfte in positiver und negativer x Richtung und liegen damit nicht im rechten Winkel zum Weg was zu keinem Drehmoment wirkt. Kraft und Weg liegen Parallel, in diesem Fall würde dies zu einer Gradlinigen Bewegung des Systems führen, sofern das System nicht fest gelagert ist. Jedoch sind auch hier beide Kräfte gleich groß sodass sie sich gegenseitig im Betrag aufheben und keine Arbeit verrichtet wird. Das System bleibt in Ruhe.
Beim 4. Bild zeigen beide Kräfte in gleicher Richtung. Jedoch hat auch das Drehmoment eine Richtung nämlich entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn. Wenn beide Kräfte in gleicher Entfernung vom Drehpunkt liegen jedoch auf unterschiedlichen Seiten des Drehpunkts und dazu auch beide Kräfte gleich groß sind, dann führt dies zu einem Drehmoment mit zwar dem gleichen Betrag aber unterschiedlichem Vorzeichen, sodass sich das resultierende Drehmoment auch hier in der Summe aufhebt, es kommt zu keiner Drehbewegung. Sofern das System nicht gelagert ist würde dies zu einer gradlinigen Bewegung des Systems nach oben führen und beschleunigen.
Beim 5. Bild ist es Ähnlich jedoch mit dem Unterschied das beide Kräfte in unterschiedlichen Richtungen zeigen, Beide Kräfte führen zu einem Drehmoment mit stehts dem gleichen Vorzeichen sodass sich beide Drehmomente gegenseitig verstärken, es kommt zu einem doppelt so großen Drehmoment wie als Wenn nur eine der beiden Kräfte angreifen.
Beim letzten Bild haben wir eine Kraft die genau im Drehpunkt angreift weshalb der Weg 0 ist. Dies führt dazu, dass der Anteil des Drehmoments welches durch diese Kraft hervorgerufen wird ebenfalls 0 ist. Die Kraft ganz links jedoch hat einen Betrag und einen Weg, hier sind beide Faktoren ungleich 0 es kommt zu einem Drehmoment und somit zu einer Drehbewegung.
f) würde ich tatsächlich anzweifeln, da die Kraft auf den Drehpunkt direkt wirkt und somit schwerlich eine Rotation eintreten kann. Klar, die Seite, auf deren Außenseite die Kraft wirkt, wird sich bewegen und drehen, bis sie die andere Seite des Stabes erreicht und "auf" die Gegenseite stößt. Selbiges bei d), es würde nur dann eine durchgängige Drehbewegung entstehen, wenn die beiden Enden des Stabes versetzt zueinander stünden. In dem Fall würden sie entgegengesetzt rotieren. Ich würde fast behaupten, dass e) die richtige Lösung ist, da die Kräfte entgegengesetzt jeweils am Ende des Stabes wirken. Demnach entsteht eine Rotationsbewegung bei der sich beide Enden des Stabes in die gleiche Richtung drehen.
Rechnerisch kann ich dir das ganze allerdings nicht nachweisen, sondern nur versuchen, mit meinem Laien-Wissen auf die Sprünge zu helfen.
Das ist falsch. Die Kraft, die am Drehpunkt angreift, bewirkt zwar kein Moment, das stimmt
Aber die Kraft, die links vom Drehpunkt ansetzt, erzeugt ein rechtsdrehendes Moment. Sonst gibt es keine weiteren Kräfte, also dreht sich der Balken im Uhrzeigersinn.
Danke erstmal für die Mühe. Aber genau das schrieb ich doch 😜 "Klar, die Seite, auf deren Außenseite die Kraft wirkt, wird sich bewegen und drehen, bis sie die andere Seite des Stabes erreicht und "auf" die Gegenseite stößt." Vielleicht habe ich das etwas missverständlich ausgedrückt, in dem Fall tut es mir leid. Ich gehe halt einfach davon aus, da wir von einem homogenen Stab reden, ist er rechts wie links, sprich er wird eine halbe Drehbewegung tätigen und dann auf der anderen Hälfte des Stabes, je nach Stützkraft, zum Stehen kommen. Die Frage ist halt, wie in diesem Fall "Drehbewegung" definiert wird. Aber ja, um 180 Grad wird er sich mindestens drehen
PS: okay, ich habe mir gerade deine andere Antwort durchgelesen und befinde das für nachvollziehbar. Zumindest weiß ich jetzt was genau du meinst und kann es befürworten. Also sieh meine Halbwahrheit von oben als nichtig an 🙃.
Du musst zunächst die Kräfte einzeln betrachten und deren Moment ermitteln. Dann die Momente vergleichen. Sind sie entgegengesetzt gerichtet, oder geben sie sich auf?
In A,b,c und d ist das so.
In E hast du zwei Kräfte, die entgegengesetzt gerichtet sind, aber beide ein rechtsdrehend des Moment bewirken, also dreht sich der Stab.
In F greift eine Kraft am Drehpunkt an und erzeugt also kein Moment, aber die zweite Kraft sorgt für ein rechtsdrehendes Moment, also dreht sich der Stab.
Bei e) bewirken beide Kräfte, dass die rechte Seite nach unten geht.
Vielen dank für die Antwort!