Schwebendes Objekt im Bewegenden
Hey wenn man theoretisch n Spielzeug Heli im Bus schweben lässt und der Bus dann losfährt, bleibt der Heli dann im Bus an der gleichen Stelle oder fliegt er nach hinten?
Danke :)
8 Antworten
- Er bleibt annähernd real-stationär, also fliegt er scheinbar nach hinten.
- Im Vakuum würde der Heli genau so schnell nach hinten zu fliegen scheinen, wie der Bus nach vorne fährt.
- Der Luftwiderstand der bewegten Luft führt dazu, dass er ein klein wenig langsamer nach hinten zu fliegen scheint, als der Geschwindigkeit des Bus entsprechen würde.
- Bedenke auch die möglich fließenden Übergänge dieses Experiments: Das Medium kann von Vakuum über Luft bis hin zu einer Flüssigkeit immer dichter werden, der Heli würde sich zunehmend mit dem Bus bewegen. Bedenke auch die realen Möglichkeiten, dass der Bus völlig luftdicht ist, dass mehrere Fenster offen sind, dass es ein oben offener Bus ist... der Heli würde sich zunehmend real-stationär verhalten.
Die einzig richtige Antwort. Die Luft schwächt den Effekt zwar etwas ab, aber im Wesentlichen gibt es keinen großen Unterschied, ob Luft im Bus ist oder nicht.
Natürlich muss man immer einen Bezugspunkt annehmen. Dass real-stationär hier in bezug auf die Erde gemeint war, ist doch wohl selbstredend -- soviel Mitdenken setze ich einfach voraus. Das geht doch auch aus der Fragestellung ganz klar hervor, nämlich entweder mit Bus oder nicht mit Bus war doch die Frage.
soviel Mitdenken setze ich einfach voraus
Ich weiß. Ich wollte dich auch nicht kritisieren. Ich wusste nur nicht, wie die Konvention ist und wollte deswegen nochmal nachfragen. Ich hab das wohl nur etwas zu provokant formuliert.
Also bezieht sich dein "real-stationär" ganz speziell auf diese Aufgabenstellung und ist kein allgemeingültiger Begriff, der immer die gleiche Bedeutung hat!?
Nein, es sollte hier nur bedeuten, stationär zur Erde als Bezugspunkt.
Alles in Ordnung, kein Problem!
Ich würde sagen, der bewegt sich relativ zum Bus kaum.
Begründung: Die Umgebung des Helis ist die Bus im Luft. Relativ zu der bewegt er sich nur, wenn er entsprechend gesteuert wird. Stellt sich also die Frage, was macht die Luft im Bus, wenn dieser gleichmäßig fährt? Antwort: gar nichts, die Luft bewegt sich zusammen mit dem Bus, da dieser geschlossen ist. Wäre das anders, müsste man im Bus sitzend einen Luftzug verspüren. Anders wäre es, wenn der Bus relativ offen wäre, z.B. ein Cabrio. Dann bewegt sich die Luft nicht zusammen mit dem Bus. Wenn man dann den Heli steigen lässt, bläst der Fahrtwind durch den Bus und der Heli wird enstprechend nach hinten abgetrieben.
Egal, welche Situation gegeben ist: solange du keinen Luftzug spürst, belibt der Heli beim Schwebeflug relativ zu dir in Ruhe. Das gilt auch fürs Losfahren. Die Luft wird im geschlossenen Bus mitbeschleunigt, sonst würde man beim Losfahren auch einen Luftzug spüren. Ist mir aber noch nie passiert.
Wenn der Bus gleichmäßig fährt hast du recht. Aber du vergisst, dass sich die Luft im Bus beim Anfahren sehr wohl bewegt. Ein heliumgefüllter Ballon gewegt sich im Bus beim Anfahren nach vorne, weil sich die schwerere Luft (im vergleich zum Helium) nach hinten bewegt.
Wenn der Helikopter genau mit dem Bus beschleunigt würde gäbe es für dich auch keinen Grund dich im Bus festzuhalten ;-)
Ergänzung zu meinem Beitrag: Mir fällt gerade auf, selbst wenn wir annehmen würden, dass sich die Luft relativ zum Bus nicht bewegen würde, würde der Helikopter (vom Bus aus gesehen) nach hinten beschleunigt und nur langsam der Geschwindigkeit des Busses angepasst.
Das sehe ich etwas anders.
Zum Heliumballon: das kann man so nicht sagen. Würde sich die Luft nach hinten bewegen würde sich der Ballon mitbewegen. Zusätzlich würde er durch seine eigene Trägheit ebenfalls nach hinten bewegen. Du sagts aber selber, das Gegenteil ist der Fall. Das liegt daran, dass sich die Luft nicht nach hinten bewegt sondern daran, dass durch die Beschleunigung des Busses die Heckscheibe sozusagen auf die Luftfüllung des Busses drückt. Dadurch ensteht eine kliene Druckwelle, die von hinten nach vorne durchläuft. Durch den höheren Druck auf der Rückseite des Ballons gegenüber der Vorderseite wird dieser nach vorne gedrückt. Daran erkennt man jedenfalls, dass dieser Effekt deutlich stärker ist, als der Trägheitseffekt des Ballons. Im Vakuum würde er nämlich ortsfest zur Außenwelt beliben und der Bus würde "unter ihm" durchfahren, bis er gegen die Heckscheibe fliegt und dadurch mitbeschleunigt wird.
Ähnlich ist es mit dem Heli. Er besitzt selber nur eine geringe Trägheit, weil er naturgemäß sehr leicht gebaut ist. Gegenüber der Trägheitskraft sind die aerodynamischen Kräfte durch den Rotor um vieles stärker. Der Bus beschleunigt ja auch nur sehr langsam, was die Kräfte stark begrenzt. Bei der Aerodynamik des Rotors spielt auch der minimale Druckunterschied durchs Beschleunigen keine Rolle, wie beim Heliumballon. Wenn nun aber die aerodynamischen Kräfte des Rotors so stark sind, dass man Druckunterschied und Trägheitskraft vernachlässigen kann, ist nur noch das Verhältnis Heli-Luftbewegung entscheidend. Da es aber so gut wie keine Luftbewegung gibt, bleibe ich bei meiner Aussage, dass sich der Heli kaum bewegt. Das "kaum" berücksichtigt dabei die minimalen Effekte der Trägheit und des Druckunterschiedes der Luft beim beschleunigen.
Nach deiner Aussage müsste sich also nicht nur der Heliumballon, sondern auch ein normaler Luftballon oder eine Feder nach vorne bewegen. Interessante These; darüber muss ich mal nachdenken.
Bei einer Feder glaube ich das nicht, da die Querschnittsfläche bzw. das Volumen zu gering ist, um starke Effekte durch Druckunterschiede zu erzielen.
Er fliegt theoretisch nach hinten (wenn sich im Bus Vakuum befindet)... nachdem aber die Luft im Bus ebenfalls ein Stück weit mitbeschleunigt bzw. von der Rückwand des Busses ebenfalls mit angeschoben wird, hält sich der Effekt für den Heli erst mal in Grenzen.
Der Effekt wird etwas abgeschwächt, ist aber trotz allem deutlich zu spüren.
Das habe ich doch geschrieben... nur bei einem sehr feinfühligen Heli, der wesentlich stärker von der Luft abhängig ist, wird der Effekt etwas schwächer sein als beispielsweise bei Flüssigkeiten. ... er wird von der sich im Bus befindlichen Luft "mitgeschoben".
Wenn Du aus dem Bus die Scheiben entfernst, bleibt der Heli annähernd stehen... hier kämen die Luftverwirbelungen beim Wegfahren des "Busses aussenrum" zum Tragen (auch Wirbelschleppen genannt).
Ohne den Luftwiderstand würde der Helikopter ungerührt weiter geostationär schweben, während der Bus nach vorne rollt. Aber ohne Luft ist der Helikopter nicht schwebefähig. Und durch die Luft wird er allmählich nach vorne beschleunigt, bis er die Geschwindigkeit des Busses erreicht hat. In der Zwischenzeit ist er natürlich im Bus nach hinten gewandert.
Er fliegt nach hinten. (Bzw. bleibt von außen beobachtet auf der Stelle stehen.)
Frag dich mal, warum du im Bus nicht einfach stehen bleibst, sondern mit dem Bus beschleunigt wirst. Weil der Sitz dich mitzieht. Der Heli würde nicht von einem Sitz mitgezogen.
/klugscheißer-modus an
"real-stationär" ist ein schwieriger Begriff. Von der Erde aus betrachtet magst du recht haben. Aber vom All aus, oder vom Mond aus, oder... bleibt er nicht stationär, weil sich die Erde bewegt. /klugscheißer-modus aus
Oder kenne ich irgendeine physikalische Konvention nicht, die die Erde in diesem Fall als Fixpunkt annehmen würde? Bitte klärt mich auf, falls ja.