Flüssig und Gefroren?
Es liegen zwei volle Cola-Dosen auf einer Schräge. Eine ist innen flüssig, eine gefroren. Welche kommt unten früher an. Und warum.
5 Antworten
Die gefrorene rollt schneller. Die flüssige Dose hat mehr innere Dämpfung, da zunächst nur die äußere Hülle rotiert, die Flüssigkeit sich aber nicht sofort in Bewegung setzt. Vergleiche das Drehen eines rohen und eines gekochten Eis.
OK, aufgrund der geringen Viskosität und der glatten Oberfläche könnte natürlich auch ThomasJNewton Recht haben. Wenn die Dose praktisch widerstandfrei um die Flüssigkeit rotiert... Das riecht nach einem Experiment. Ich habe nur gerade keine Cola-Dosen da.
Das ist falsch.
"Vergleiche das Drehen eines rohen und eines gekochten Eis"
Das Festkörper-Ei dreht sich nach dem gleichen Drehimpuls viel länger als das flüssige Ei, weil beim Festkörper die gesamte Masse in das Trägheitsmoment eingeht, während das Trägheitsmoment beim flüssigen Ei zunächst nur von der Schale kommt. Der Festkörper baut also eine wesentlich größere Rotationsenergie auf. Und um diesen Betrag wird der longitudinal wirksame Energieanteil kleiner.
Der in der Rotation zwischengespeicherte Energieanteil wird sichtbar frei, wenn die gefrorene Dose unten angekommen ist: Die rollt mit ihrer Restenergie noch eine ganzes Stück in der Ebene weg. Beim der Flüssigkeitsdose wird nahezu die gesamte Lageenergie in der Fallbeschleunigung wirksam, deshalb rollt die Dosenwand mit dem flüssigen Inhalt schneller. Der Inhalt dreht sich nur wenig mit.
Siehe meine Antwort unten!
Die mit der flüssigen Cola ist eher unten. Grund ist, dass die Lageenergie weniger in Rotationsengergie umgewandelt werden muss und daher mehr in Bewegungsenergie umgewandelt werden kann.
Wie sollten sie auch, ich hab ja als letzter geantwortet, bislang. Mal sehen, ob ich den Fragesteller überzeugen kann. Könnte sogar auf zwei Arten detailliertere Gründe nennen.
Die Dose mit der Flüssigkeit kommt schneller unten an, weil bei der anderen ein größerer Teil der Lageenergie in Rotationsenergie gewandelt wird. Um diesen Anteil ist die longitudinale Beschleunigung kleiner.
Die Flüssige. Aufgrund der Viskosität muß nicht die gesamte Flüssigkeitsmasse in Rotation gebracht werden.
Die gefrorene, da sie durch den Drehimpuls der festen Masse schneller beschleunigt.
Ich fürchte, das kann ich nicht glauben ...
... die Dose hat am Start ganz sicher Drehimpuls Null (wenn man vom Drehimpuls absieht, der aus der Erdrotation folgt).
Ich fürchte, du liegst falsch.