Erzeugt Drehmoment (fast) immer eine Rotation um Schwerpunktsachse?

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2 Antworten

Wenn eine Kraft wie von Dir beschrieben auf einen Punkt eines freien Körpers wird, dann kann diese Kraft allgemen immer ersetzt werden durch eine Kraft, die auf den Schwerpunkt wirkt, und ein Drehmoment. (Wenn die einwirkende Kraft bereits am Schwerpunkt ansetzt bzw. dieser in der Verlängerung der Kraftrichtung liegt, dann ist das Drehmoment 0).

Für ein Drehmoment ist stets ein Kräftepaar erforderlich, die Angriffspunkte beider Kräfte des Paars liegen im Abstand eines Vektors r. Das Drehmoment ist dann gegeben durch das Kreuzprodukt r x F.

Wenn nun nur eine Kraft auf einen Punkt wirkt, denkt man sich am Schwerpunkt angreifend zwei weitere Kräfte, die entgegengesetzt wirken, parallel zur einwirkenden Kraft sind und im Betrag gleich dieser Kraft. Ein solches Kräftepaar kann man jederzeit als "Rechentrick" einführen, da sich die beiden Kräfte des Paares komplett auslöschen.

Schau dazu beigefügte Skizze an:

Die Kraft F wirkt von außen abseits des Schwerpunkts. Am Schwerpunkt S werden die Kräfte F' und -F' eingeführt, die am gleichen Punkt entgegengesetzt wirken und sich aufheben. F' ist im Betrag gleich F, und F' ist parallel F, -F' antiparallel.

Da sie keine resultierende Wirkung haben, kann man sie als "Rechenhilfe" jederzeit einführen.

Nun bilden  F und -F' ein Kräftepaar im Abstand r. Du bekommst damit nun ein Drehmoment der Stärke r x F.

Zusätzlich bekommst Du eine Translation des Körpers, verursacht durch eine am Schwerpunkt ansetzende Kraft F'.

Deine Überlegung ist also insofern richtig, als daß ein Drehmoment entsteht, das eine Drehung um den Schwerpunkt hervorruft (so, als wäre im Schwerpukt eine starre Achse). Zusätzlich (und das findet immer auch statt !) erfolgt eine Translation.

Zugegeben eine eher mathematische Erklärung, ich hoffe, es hilft Dir dennoch ein Stück weiter beim Verständnis der Dinge.

 - (Physik, Naturwissenschaft, Drehmoment)
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Keine Kraft erzeugt erzeugt ohne weiteres eine Bewegung, egal ob es ein Drehmoment ist oder eine gerichtete Kraft.

Bei angezogener Bremse kannst du weder ein Auto anschieben noch die Räder in Drehung versetzen. Das schreibst du ja selbst.

Wennn du das Auto aufböckst und die Bremsen löst, kann eine Kraft nur einen Drehimpuls erzeugen.
Und wenn du die Bremsen nicht löst, und statt dessen die Räder auf Scateboards stellst, kannst du nur einen Translationsimpuls erzeugen. Die Scatebeoards und deren Räder seien mal vernachlässigt.

Wenn du einfach ein Auto mit gelösten Bremsen anschiebst, erzeugst du beides, hauptsächlich wohl Translationsimpuls. Und wenn du ein loses Rad zum Rollen bringst, ist das Verhältnis ausgewogener.

Letztlich ist das genaues Denken im Detail, worin ja bekanntlich der Teufel steckt.
Egal ob du ein loses Rad am Umfang oder so halb in der Mitte anschubst, du musst nach f=m*a die Beschleunigung berechnen.
Und berücksichtigen, dass die Kraft genau einen Ort, eine Richtung und eine Stärke hat.
Und die Gegenkraft, die Trägkeit, aber ihren Ursprung im Massezentrum hat. Und dass letzlich für beide Bewegungsarten Actio=Reaktio gilt.

So ungefähr ins Unreine geplaudert. Ich bedaure es nicht, was anderes als Physik studiert zu haben.
Das lässt sich alles bedenken und berechnen, ist aber eher öde.

Es lässt sich alles auch erfahren, benutzen und genießen, beim Billiard z.B., oder Fußball oder Tischtennis.

Manchmal auch im Gedankenaustausch. Und wenn du behauptest, meine Gedanken hätten einen Spin, will ich nicht mal widersprechen

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