Ist Fliehkraft gleichzusetzen mit Schwerkraft?

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7 Antworten

Ob es Kräfte wirklich gibt, ist eine philosophische Frage.Wir können ja nur ihre Wirkung auf Materie beobachten. Was also eine Kraft und was eine Scheinkraft ist, hängt von den gewählten Definitionen ab. Für Newton war die Trägheit (und also die Zentrifugalkraft) eine wirkliche Kraft, die der beschleunigte Körper der Beschleunigung entgegensetzt. In den meisten Schulbüchern heute ist die Zentrifugalkraft nur noch eine Scheinkraft: der frei fallende Apfel in der rotierenden (luftleeren) Raumstation bewegt sich geradlinig gleichförmig, weil keine Kraft auf ihn wirkt. Nur für den mitrotierenden Beobachter in der Raumstation sieht es so aus, als ob der Apfel fallen würde: in Wirklichkeit bewegt sich der Boden auf seiner Kreisbahn aber dem Apfel entgegen. Die einzige wirkliche Kraft in diesem Bild ist die Spannung der Speichen, die den Boden auf seine Kreisbahn zwingen.

Im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die Gravitation eine Scheinkraft. Ein geworfener Stein oder ein Planet auf seiner Umlaufbahn bewegen sich kräftefrei, nur der Raum ist verbogen. Ob die Zentrifugalkraft eine Scheinkraft ist, ist unklar, weil man nicht sagen kann ob die Station rotiert, oder ob sie stillsteht und das ganze übrige Universum sich um sie dreht: die Gesamrgravitation des rotierenden Universums würde genau wie die Zentrifugalkraft wirken (soviel zu "und sie dreht sich doch", jeder darf sich als Mittelpunkt fühlen).

Tatsächlich gibt es in einem genügend kleinen Volumen und während eines genügend kurzen Zeitraums keinen feststellbaren Unterschied zwischen Gravitation und Zentrifugalkraft. Ohne Fenster würde einem also nicht schwindlig werden, und auch ein Jongleur würde keinen Unterschied erkennen. Erst wenn man Strecken von der Größenordnung der Raumstation oder Bewegungen nahe der Rotationsgeschwindigkeit betrachtet, merkt man Unterschiede.

Ein genau mit der Umlaufgeschwindigkeit nach hinten geworfener Körper steht (relativ zum Universum) still, und hat daher keine Veranlassung, irgendeine Bewegung auszuführen, ob innerhalb oder ausserhalb der (luftleeren) Raumstation. Er würde also im gleichen Abstand von der Nabe einfach stehen bleiben, wäre also für einen mitrotierenden Beobachter "schwerelos". In einer Raumstation mit 100 m Durchmesser, die sich in 20 Sekunden einmal um die Achse drehen müsste um 1g zu erzeugen, würde er mit ca 100 km/h über die Landschaft rasen. Beim Tennismatch wären also Fangnetze Pflicht! Ist die Station mit Luft gefüllt, würde die mitrotierende Luft natürlich wie ein Wind mit 100 km/h wirken, und den Ball rasch an die Umlaufgeschwindigkeit anpassen, wodurch er wieder der Zentrifugalkraft unterliegt.


Massen sind nach dem Ersten Newtonschen Axiom von Natur aus träge, sie möchten gerne in dem Bewegungszustand verbleiben, in dem sie sich befinden. Das lässt sich sehr leicht nachvollziehen, etwa wenn du versuchst einen auf dich zurollenden LKW abzubremsen oder einen Ball an einer Schnur festhältst, während du dich schnell drehst: Der Ball "zieht" an der Schnur, weil seine Trägheit ihn nach außen bewegen will ... in beschleunigten Bezugssystemen existieren "Scheinkräfte". Diese heißen so, weil sie nach der Definition von "Kräften" gar keine echten Kräfte sind und nur in beschleunigten Bezugssystemen vorkommen.

  1. Zu deiner Frage: Der Ball wird sich nicht geradlinig weiterbewegen, weil du dich in einem beschleunigten Bezugssystem befindest und je nach Bewegungsszustand noch die Zentrifugal- und/oder Corioliskraft die Flugbahn deines Balles verändern. Hier wird auch deutlich, warum man von Scheinkräften spricht! Wirfst du den Ball in Richtung der Drehachse, so wird er von der Corioliskraft seitlich abgelenkt und macht einen Bogen. Der physikalisch ungebildete Mensch in der Weltraumstation wird sich wundern, jemand, der hingegen von außen auf die Station raufschaut und nicht mitrotiert, wundert sich überhaupt nicht: Aus seinem Blickwinkel hat der Ball eine Geschwindigkeit in Richtung der Drehachse (durch deinen Wurf), sowie eben eine Geschwindigkeit ungefähr senkrecht zur Drehachse, weil sich der Ball ja mit der Station mitdreht. Während der eine Beobachter also mysteriöse Kräfte postulieren muss, ist für den anderen Beobachter alles normal - deswegen Scheinkraft.

  2. Nein, seine Trägheit versucht ihn nur noch stärker auf den Boden zu drücken, die Zentrifugalkraft wirkt ja weiterhin "nach unten", egal ob du nun mit oder entgegen der Drehrichtung läufst!

  3. Nein, siehe 2.

  4. Das Konzept der Scheinkräfte habe ich bereits ausgeführt. Merke dir: Scheinkräfte sind Scheinkräfte, weil sie je nach Bezugssystem mal da sind und mal nicht. "Echte" Kräfte hingegen, wie die Gravitationskraft, sind davon unabhängig und verschwinden nicht einfach, wenn du das Bezugssysstem wechselst!

Beides gibt es nicht ! Es ist die Zentrifugalbeschleunigung und die Gravitation ! Wirkt keine Kraft auf einen Körper , so befindet er sich in einem absoluten Bezugsystem , Richtung und Geschwindigkeit sind konstant !

Zentrifugalkraft ist eine Scheinkraft. Die Gravitation nicht. Definierung: Scheinkraft durch Zentrifugalkraft: Das ist eigentlich nur Actio=reactio. Alles was passiert hat auch etwas was gegen es wirkt.

Außerdem: Wenn du in einem Karussell fährst, das sich sehr schnell dreht, dann wird dir schlecht. Das wird dir, wenn du auf der Erde stehst, nicht.

Körper bewegen sich ohne Krafteinfluss nur gradlinig, daher kommt auch die Kraft die dich in der Station am "Boden" hält Also meiner Meinung nach ist es so, dass...

  1. der Ball, wenn du ihn Richtung Drehpunkt wirfst, schwerelos weiterfliegt. Das was ihn auf der Erde wieder nach unten zieht, ist die Gravitation. Und die gibt es im All wie du schon gesagt hast nicht bzw. nur sehr schwach.

  2. du dich, je schneller du dich entgegengesetzt bewegst, leichter fühlst. Die Zentrifugalkraft lässt nach. Du liegst also richtig, du würdest schwerelos werden.

  3. du wirklich schwerelos bleibst solang keine Drehung auf dich einwirkt

  4. es noch viel mehr Unterschiede gibt zur normalen Gravitation. Aber die erklärt besser ein Physiklehrer oder jemand ähnliches ;)

Danke für Deine Antwort! Bin ich froh, dass ich doch nicht so daneben liege wie meine "Kollegen" mir weismachen wollen... Die behaupten, da sei üüüberhaupt kein Unterschied.. das bezweifelte ich von anfang an... nur.. wie beweise ich es...? Ohne gleich eine Raumstation im All bauen zu müssen.. !? ;-)

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@realmaexchen

Schicke Antwort, der ich mich im großen und ganzen anschließe .. allerdigs möchte ich doch erwähnen, dass es wesentlich weniger Unterschiede gibt, als man sich vl. erhofft.

Physikalisch gesehen lässt sich nicht so einfach zwischen schweren und trägen Massen unterscheiden. Unterschiede zwischen Gravitation und Zentrifugal- bzw. Beschleunigungskräften können nur festgestellt werden, wenn man das Bezugssystem kennt (also z.B. an verschiedenen Punkten innerhalb der Raumstation Messungen vornehmen kann um Unterschiede festzustellen - wenn man nur an einem Punkt misst wird man nicht feststellen können, ob das Gewicht der Materie durch Gravitation oder Fliehkraft verursacht wurde).

Um das (anhand der Beschleunigungskraft) nochmal etwas klarer zu machen hier ein Link, auf den ich gerade zufälligerweise gestoßen bin.. http://krz.ch/aequivalenz

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Deine Antworten zu Punkt 1) und zu Punkt 2) sind physikalisch nicht korrekt. Bei 1) vergisst du den Einfluss der Trägheits- bzw. Scheinkräfte Corioliskraft und Zentrifugalkraft, bei 2) unterschlägst du, dass die Fliehkraft stets radial von der Drehachse wegzeigt, in der Gleichung für die Zentrifugalkraft in Vektorschreibweise

http://de.wikipedia.org/wiki/Zentrifugalkraft#Alternative_Formeln

taucht die Richtung der Bewegung gar nicht erst auf! Der Mensch in der Station erhält eine Art "Anziehungskraft" durch die Drehung des Habitats, welche aber nun noch größer wird, je schneller er durch den gedachten Ring läuft. Die Richtung spielt dabei überhaupt keine Rolle.

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@Altair080

Mache es dir noch einmal klar: Hierbei handelt es sich nicht um "Gravitation", sondern um eine aus der Trägheit der Masse resultierende Scheinkraft, ganz so, wie wenn der Bus, in dem du fährst scharf bremst und du nach vorne beschleunigt wirst, nur eben dauerhaft wodurch der Eindruck von "Schwere" bzw. "Gewicht" entsteht.

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Ja, das hat man vom zuviel über Science Fiction nachdenken :-)

Mehr Science als Fiction... :-)

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@realmaexchen

Wieso? Da wird ja schon in der Raumfahrt geplant, Kabinen einzurichten die sich axial drehen!

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Fliehkraft=Scheinkraft Gravitation gibt es wirklich

Aehm... Hae ? !?!? Sorry, ich versteh nicht... Bitte mla mit ganzen Sätzen probieren.. Thx! ;-)

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