Trägheitsprinzip Auto?
Hallo, ich habe eine kleine Frage.
Wenn ein Auto beschleunigt, wird man an den Sitz gepresst. Man wird nicht gegen den Sitz gepresst, wenn man sich mit der gleichen Geschwindigkeit, wie des Autos, bewegt. Jetzt zur Vorstellung: Jeder Körper ist träge, was bedeutet, dass er seinen Bewegungszustand beibehalten möchte. Wenn also durch das Auto eine Geschwindigkeit von 50 Kmh auf die Person übertragen wurde, dann wird er auch weiterhin mit 50kmh fahren wollen. Jetzt zu meiner Erklärung, wodurch man nach hinten gepresst wird und später zu meiner Frage: Wenn wir uns auf das Experiment der Münze und des Papiers beziehen, wobei das Papier unter Münze weggezogen wird, wird deutlich, dass je schwerer die Masse, desto langsamer müssen wir ziehen, um die Münze mitzubewegen. Es muss langsam erfolgen, damit sich die "Zugkraft" durch das Ziehen, lange genug entwickeln kann, um dem entgegengesetzen Widerstand (durch die Münze) entgegenzukommen/sie zu überwinden, sodass die Münze mitkommt. Im Auto sind wir die Münze. Wenn das Auto zu "schnell" beschleunigt, wird nicht genug "Zugkraft" (wie sollte man das hier nennen) entwickelt, um die Bewegungsänderung einzuleiten, sodass unser Körper stehen bleiben würde, bzw mit der Geschwindigkeit weiter fahren würde, die er hätte. Das bedeutet in der Theorie, dass wir vom Auto rauslassen würden, beziehungsweise nicht mehr im Auto sein könnten, da das Auto unser Bewegung nicht beeinflussen konnte. Wir müssten also vom Auto (nach hinten) "rausfliegen". Da jedoch ein Sitz da ist, werden wir dagegen gedrückt und bleiben im Auto. Meine Frage:
1. Wie nennt man das anders, als die Zugkraft?
2. Würde das heißen, dass "leichtere" Menschen weniger stark nach hinten gedrückt werden? Wenn ja warum eigentlich? Ich meine, wenn die Zugkraft/Beschleunigung nicht ausgereicht hat, um die Bewegungsänderung einzuleiten, wie soll das dann Auswirkungen auf die Stärke des Drückens haben?
2 Antworten
Dein Vergleich ist schon nicht verkehrt, aber vernachlässigt glaube ich noch den zugrundeliegenden physikalischen Effekt. Nur nochmal um Zusammenzufassen: Ein Körper mit der Masse m wird von einer auf ihm wirkenden Kraft F beschleunigt um den Wert a im folgenden Zusammenhang:
Dieses F nennt man entweder langweiligerweise einfach "beschleunigende Kraft" oder besser: "resultierende Kraft".
Wenn wir als Person im Auto sitzen, so hat das Auto eine gewisse Gesamtmasse m. Wenn das Auto dann mit der Beschleunigung a losfahren soll, dann muss es natürlich auch die passende Kraft laut obiger Formel erzeugen, welche vom Motor geleistet wird. Wir als Person interessieren uns aber erstmal nicht für das Auto als Ganzes, sondern nur für unseren Körper. Dieser muss ja irgendwie mitbeschleunigt werden. D.h. die Sitze vom Auto drücken uns vorwärts, sodass wir die gleiche Beschleunigung wie das Auto erfahren. Diese Tatsache (also dass wir eine Kraft brauchen, um beschleunigt zu werden) nennt man Trägheitsprinzip. Ohne diese Kraft würde man tatsächlich einfach auf der Stelle sitzen bleiben, was natürlich in diesem Fall nicht geht. Wir spüren diese Kraft, da wir ja auch gleichermaßen gegen den Sitz drücken (Stichwort 3. Newton'sche Axiom).
Die Kraft ist tatsächlich abhängig von der Masse (siehe obige Formel), weshalb eine leichtere Person weniger Kraft für die gleiche Beschleunigung braucht als eine schwere Person. Ebenso aber; je größer die Beschleunigung, desto größer die Kraft, unabhängig von der Masse.
Deine Beschreibung
Es muss langsam erfolgen, damit sich die "Zugkraft" durch das Ziehen, lange genug entwickeln kann, um dem entgegengesetzen Widerstand (durch die Münze) entgegenzukommen/sie zu überwinden, sodass die Münze mitkommt.
ist nicht ganz korrekt. Die Geschwindigkeit des Ziehens ist nicht relevant, nur die Beschleunigung. Wenn man das Blatt Papier nur langsam beschleunigt, dann braucht man dafür wie gerade erklärt nicht viel Kraft. Die Münze wird nur mitbewegt, weil es noch Reibung zwischen Münze und Papier gibt, welche ebenfalls einer Kraft entspricht. Wenn man jetzt aber das Papier stark beschleunigt wegzieht, dann ist die übertragene Kraft auf das Papier größer als die maximale Reibungskraft zwischen Münze und Papier, weshalb die Münze anfängt zu rutschen.
Reibung ist eine passive Kraft. Sie drückt oder zieht gar nicht, sondern entsteht, um der Bewegung entgegenzuwirken. Wenn sich das Papier bewegt, liegt die Münze ja darauf. Da die beiden Kontakt haben gibt es eben das, was man Haftreibung nennt. Sobald das Papier sich bewegt, bleibt die Münze wegen der Reibung noch am Papier “kleben”, d.h. die Haftreibung zieht die Münze mit nach vorne. Eine Reibungskraft hat allerdings immer einen maximalen Wert aufgrund von der Materialbeschaffenheit. Ziehst du das Papier schnell genug, sodass die beschleunigende Kraft größer wird als die maximale Haftreibung zwischen Papier und Münze, wird das Papier schneller beschleunigt als die Münze, weshalb (solang das alles schnell genug passiert) die Münze zurück bleibt und das Papier darunter weggezogen werden kann. Auf einem Punkt stehen bleiben tut sie aber nicht. Nur näherungsweise.
Werde ich so mit aufnehmen. Danke! Also spielt die "Zugkraft" und die Reibung dabei eine Rolle? Wenn die Haftreibung durch die Zugkraft nicht überwindet wird, beziehungsweise der Widerstand der Münze gegen die Bewegungsänderung überwindet wird, dann kommt die Münze mit(auf dem Papier). Wie ist das aber, wenn man zu schnell/mit großer Beschleunigung zieht. Dann entwickelt sich ja, aufgrund der kurzen Zeit, nicht genug Kraft, um die Münze, ihre Trägheit zu überwinden und mitzutragen. Was passiert mit der Haftreibung? Wird diese überwunden? Danke für die Antwort!
Sobald die Haftreibung “überwunden” wird (also mehr Kraft zum mitziehen gebraucht wird, als das die Haftreibung liefern kann) geht das ganze in Gleitreibung über, weil die Münze sich dann relativ zu der Oberfläche des Papiers bewegt. Diese Reibung wirkt aber weiterhin, d.h. die Münze wird durchaus noch mitgezogen, eben wegen der Reibung. Bei großer Beschleunigung ist das Papier allerdings schon weg, bevor die Münze sich groß bewegen konnte, weshalb sie effektiv liegen bleibt.
Also nochmal damit ich es richtig verstehe: Bei einer zu "großen" /hohen Beschleunigung, kann nicht genug Zugkraft "gebildet" werden, sodass der Widerstand der Münze (Trägheit) nicht überwindet wird. Die Münze behält ihren Bewegungszustand. Die Haftreibung wird überwunden und (Münze bewegt sich (durch die Bewegung des Papiers) zum "hinteren" Teil der Münze. Es geht rüber in die Gleitreibung. Diese "probiert" die Münze zum alten Bewegungszustand zurückzudrängen/probiert sie zu stoppen/ wirkt ihr entgegen. Bei einer hohen Beschleunigung, hat jedoch die Gleitreibung nicht genug Zeit um sie zurück"zuschieben", da das Papier schon weg ist. (Frage: aber auch, weil die Kraft nicht groß genug ist oder?)
Bei einer gleichförmigen Bewegung wird die Haftreibung nicht überwunden.
Wenn wir bei einer gleichförmigen Bewegung stoppen, wird wieder die Haftreibung überwunden, es geht rüber zur Gleitreibung der Körper geht in seinem alten Bewegungszustand weiter und wir nach "vorne" gedrückt. Die Gleitreibung versucht auch hier, die Münze zurückzudrücken, was aber durch die Trägheit nicht gelingt.
Vielen vielen Dank dir, wirklich!
Trägheit bedeutet einfach nur, dass ein Körper seinen Bewegungszustand (konstante Geschwindigkeit) beibehält, solange keine Kraft auf ihn wirkt.
Wenn du also das Stück Papier nur langsam ziehst und die Münze mitkommt, kannst du dir ja fragen warum die Münze überhaupt mit kommt, da du ja nur das Papier bewegst. Die muss dafür eine Kraft erfahren. Diese ist die Haftreibung (Weil die Münze sich relativ zu der Papieroberfläche nicht bewegt).
Wenn das Papier zu stark beschleunigt weggezogen wird, erfährt die Münze ebenfalls eine Kraft, nur eben diesmal eine Gleitreibung, weil das Papier zu stark beschleunigt wird als dass die Münze "mithalten" kann (weil die dafür notwendige beschleunigende Kraft größer sein müsste als durch die Haftreibung möglich), weshalb das Papier unter ihr weg rutscht. Die Münze wird aber trotzdem mit der Gleitreibung beschleunigt, nur eben sehr kurz, weshalb die Münze nicht weit kommt bevor das Papier unter ihr weg ist. Danach landet sie auf die sich nicht bewegende Unterfläche und wird dort durch weitere Gleitreibung recht schnell abgebremst, bis sie einfach liegen bleibt.
Für die Änderung von Bewegungen sind nur Kräfte verantwortlich. In diesem Fall ist es eine Reibungskraft. Im Fall vom Auto ist es die Kraft von den Sitzen auf deinen Körper. Du kannst dich auch mal intensiv mit den 3 Newton'schen Axiomen auseinander setzen. Die sagen dir recht genau wie Kräfte im Detail funktionieren und wie du darüber nachzudenken hast.
Genau. Das Ziehen durch die Kraft und die Reibung. Die Haftreibung wird überwunden und die Gleitreibung "schafft" es nicht so entgegenzuwirken, dass sie auf dem Papier bleibt. Das habe ich doch eigentlich so beschrieben? Ich danke dir wirklich wirklich vielmals für deine Zeit ehrlich.
Beschleunigungskraft F = m*a
(und da steckt das m drin)
Meinte mit schnell /langsam die Beschleunigung. Wie kann man sich das mit der Reibung vorstellen: drückt die Münze das Papier (Gegenkraft) nach vorne und das Papier die Münze nach hinten? Aber die Münze bleibt ja auf 1 Punkt stehen. Richtig "gedrückt" werddn kann sie nicht. Es hat ja eher mit der Beschleunigujg zu tuhen, wobei nicht genug Kraft entwickelt wird, um die Beschleunigung, bzw die Bewegungsänderung einzuleiten. Vielen Dank trotzdem! Wäre toll, wenn du mir das mit der Reibubg näher erklären könntest.