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Physikexperiment

Achim20 / 11 Antworten / Baumansicht Nickles

http://www.dhl-im-all.de
Was meint ihr zu dem Experiment? Was wird passieren?
(Zwei Pakete unterschiedlicher Masse werden in der Schwerelosigkeit bei gleicher Startgeschwindigkeit durch einen Looping geschickt. Welches kommt zuerst an? Kommen beide gleichzeitig an?)
Ich denke, dass beide Pakete im Looping an Geschwindigkeit verlieren, denn beide drücken im Looping gegen die Bahn, also Verlust durch Reibung.
Das mit der höheren Masse verliert im Looping mehr Geschwindigkeit durch höhere Reibung.
Was meint ihr?

FUMANCHU4EVER
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Data Junkey Achim20 „Physikexperiment“
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Ich denke, die kommen gleichzeitig an.

Bewegung ist eine Energie, und Masse ist eine Energie. Die höhere Reibung, wird durch die höhere Masse ausgeglichen.

Der Trägheitssatz:
Ein Körper hat das Bestreben, im Zustand der Ruhe oder der Bewegung so lange zu Verharren, bis ihn irgend welche Kräfte dazu zwingen, diesen Bewegungszustand aufzugeben.

-->Du benötigst zum Bremsen einer sich bewegenden Masse mehr Kraft, wenn die zu bremsende Masse größer ist.

Mehr Reibung = mehr "Bremskraft". Mehr Masse, erfordert mehr Bremskraft.

Ich denke, das hebt sich gegenseitig auf.

Aber, einen Eid würde ich nicht darauf schwören. :-)

Gruß, Thomas

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Max Payne Achim20 „Physikexperiment“
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Das ist vergleichbar mit dem Experiment Vogelfeder vs. Stahlkugel im Vakuum:

Auf die Feder wirkt zwar eine geringere Beschleunigung (weil die Masse geringer ist als die der Stahlkugel), aus demselben Grund ist aber auch die Masseträgheit der Feder geringer. Somit fallen in derselben Zeit "ins Ziel".

Das Paket mit der höheren Masse wird zwar stärker durch Reibung gebremst, allerdings besitzt es aufgrund der höheren Masse mehr kinetische Energie. Beide Faktoren müssten sich theoretisch exakt ausgleichen.

The trouble with computers is that they do what you told them – not necessarily what you wanted them to do.
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Achim20 Max Payne „Das ist vergleichbar mit dem Experiment Vogelfeder vs. Stahlkugel im Vakuum: Auf...“
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"Auf die Feder wirkt zwar eine geringere Beschleunigung..."

Auf uns alle wirkt doch die gleiche (konstante) Beschleunigung, oder?

FUMANCHU4EVER
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Max Payne Achim20 „ Auf die Feder wirkt zwar eine geringere Beschleunigung... Auf uns alle wirkt...“
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OK, missverständlich ausgedrückt. Gewicht = Masse * Ortsfaktor (also die Fallbeschleunigung). Normalerweise würde man erwarten, dass die Fallgeschwindigkeit um so höher ist, je höher das Gewicht (!) ist. Dem steht jedoch der Trägheitssatz entgegen, weil eine größere Masse auch eine größere Trägheit aufweist und dementsprechend mehr Energie nötig ist, um ihn aus der Ruhelage zu bringen.

The trouble with computers is that they do what you told them – not necessarily what you wanted them to do.
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Data Junkey Max Payne „Das ist vergleichbar mit dem Experiment Vogelfeder vs. Stahlkugel im Vakuum: Auf...“
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Der Vergleich mit der Feder und der Stahlkugel gefällt mir sehr gut, und trifft Imho genau ins schwarze.

Die gleiche (konstante) Beschleunigung vom Achim kann ich jetzt in diesem Zusammenhang nicht ganz nachvollziehen? Ich denke das war ein *LOL*, oder?

Greez :-)

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fichti_02 Data Junkey „Der Vergleich mit der Feder und der Stahlkugel gefällt mir sehr gut, und trifft...“
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Na,
da wird wohl das leichtere Paket schneller sein.
1) Die Fahrt läuft nicht reibungslos ab, bei der Rotation im Looping wird das schwere Paket durch die Zentrifugalkraft stärker angedrückt --> höherer Reibungsverlust ergibt mehr Verzögerung als beim leichten Paket.
2) Es findet keine rein lineare Bewegung statt, im Looping werden beide Pakete einmal um Ihre Achse gedreht. Beim schweren Paket ist hier nach dem Massenträgheitsmoment bzw. Steinerschen Satz mehr Energie notwendig. Diese Energie wird der Bewegungsenergie herausgenommen.
Also wird das Paket mit der höheren Masse im Looping langsamer.

So schätze ich das ein.

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dan5 Achim20 „Physikexperiment“
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Da fehlen mir einige Angaben. Heißt Schwerelosigkeit, dass das Experiment im All stattfindet? Wenn ja, wo soll dann die Reibung herkommen? Die Luft innerhalb der ISS-Kabine? Oder wo?
"Geschickt" heißt doch wohl "beschleunigt". Wenn ich etwas beschleunige, ist die Startgeschwindigkeit gleich Null, denn ich beschleunige ja erst. Wenn die Kraft, die die Beschleunigung bewirkt, in beiden Fällen gleich ist (ist sie das??), das setzt die größere träge Masse der Kraft den größeren Widerstand entgegen. Das hat mit Reibung nichts zu tun. Die kann allenfalls noch dazu kommen.
Bei den Angaben kann ich dazu mehr nicht sagen.
dan

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Data Junkey dan5 „Da fehlen mir einige Angaben. Heißt Schwerelosigkeit, dass das Experiment im...“
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Wenn die Kraft, die die Beschleunigung bewirkt, in beiden Fällen gleich ist (ist sie das??)

Jo, das ist allerdings eine berechtigte Frage Dan.

Wenn die Kraft der Beschleunigung gleich ist, müsste sich das leichtere Paket schneller bewegen, weil es weniger Trägheit hat.

Wenn allerdings beide Pakete mit gleicher Geschwindigkeit geschickt werden, müssten beide zur gleichen Zeit ankommen, da sich die höhere Reibung des schweren Paketes Imho mit der größeren kinetischen Energie seiner Bewegung gegenseitig aufheben.

Aber das ist natürlich blanke Theorie. Leider kann der Praxis nicht aufgezwungen werden, sich nach unserer Theorie zu richten. :-)

Mal sehen. Vielleicht verraten uns die noch das Ergebnis. .-)

Gruß, Thomas
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dan5 Data Junkey „ Jo, das ist allerdings eine berechtigte Frage Dan. Wenn die Kraft der...“
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Die Geschwindigkeit besagt für das Experiment gar nichts. Wenn A und B im All die gleiche Geschwindigkeit haben, dann fliegen sie "geradeaus" in der Richtung, in der sie irgendwann mal beschleunigt wurden, zB durch die Gravitation oder einen Anstoß wodurch auch immer.
Wenn sie jetzt einen Looping machen sollen, heißt das, dass sie beschleunigt werden. Auch die Richtungsänderung ist Beschleunigung, selbst wenn die Geschwindigkeit gleich bleibt. Und bei Beschleunigung gilt Kraft= Masse*Beschleunigung. D.h. wenn unterschiedliche Massen mit gleicher Kraft beschleunigt werden, dann haben sie unterschiedliche Beschleunigung.
Die Erdanziehung spielt dabei keine Rolle, solange man sich an Newton hält. Die kommt erst in der allgemeinen Relativitätstheorie wieder ins Spiel.
dan

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Achim20 dan5 „Die Geschwindigkeit besagt für das Experiment gar nichts. Wenn A und B im All...“
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Also ich finde, dass trotzdem klar ist, was gemeint ist: Egal, wie die Pakete jetzt beschleunigt wurden, sie sind gleich schnell, ab jetzt beginnt das Experiment und nun müssen beide durch einen Looping.

Reibung gibt es vor und nach dem Looping nicht, denke ich.

Aber im Looping natürlich schon, die Pakete werden ja mechanisch in eine andere Richtung gezwungen.

Und ich frage mich nun, ob das Paket mit der höheren Masse eine höhere Reibung mit der Bahn verursacht und wenn ja, ob das dazu führt, dass es mehr Geschwindigkeit verliert als das andere. Ich denke ja.

FUMANCHU4EVER
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Mikroweich Achim20 „Also ich finde, dass trotzdem klar ist, was gemeint ist: Egal, wie die Pakete...“
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Also, da ich das mit den Paketen als eher leichte Aufgabe ansehe will ich euch das mal erklären (Studiere Feinmechaniker) :)

Wir haben folgendes:

- 2 gleichschnelle Pakete die in einen Looping eintreten
- Eine Loopingbahn die (wie ich annehme) Reibung µ_r besitzt

Symbole:
==============================================
Paket1 - P1 Reibung im Looping - µ_r
Paket2 - P2 Geschwindigkeiten - V_P1/V_P2
Masse Paket1 - mP1 Beschleunigungen - a_P1/a_P2
Masse Paket2 - mP2 Energieen - e_P1/e_P2

Gefragt ist welches zuerst ankommt oder beide gleichzeitig.

Wenn e_P1 zum Start = 1/2*(m_P1*V_P1^2) ist und e_P2 = 1/2*(m_P2*V_P2^2) ist und es gilt dass mP2 = 2*mP1 dann ist e_P2 = 2*e_P1, also doppelt so hoch. Somit erfahren beide Körper während des "geradeausfluges" keine Reibungskraft, da FReibung=m*g*µ_r wäre, aber g (Erdbeschleunigung) im All ja = 0 ist wirkt auch keine FNormal (=m*g), somit keine verzögerung der Startgeschwindigkeit.

Im Looping selber gilt dann von Eintritt bis Austritt folgender Zusammenhang:

FReibung=FNormal*m*a_Zentrifugal
mit a_Zentrifugal_P1 = (m_P1*V_P1^2)/Radius_der_Kreisbahn, das gleiche gild für P2. Somit wirkt auf Paket1 eine nur halb so große Reibungskraft die das Paket abbremst wie auf Paket 2, dort wirkt, da die Masse die doppelte ist auch die doppelte Reibungskraft. Wird es dadurch aber langsamer? Nun, schauen wir uns doch einmal die Energien der Pakete an:

E_Kinetisch_P1=(1/2)*m_P1*V_P1^2 und E_Kinetisch_P2=(1/2)*m_P2*V_P2^2, d.h. die kinetische Energie des Paketes 2 verursaccht eine doppelt so hohe Zentrifugalkraft die einen doppelt so hohen Energieverlust in folge der Richtungsänderung verursacht. Allerdings besitzt Paket 2 auch doppelt soviel Energie wie Paket 1, d.h. wenn die Billanz am Schluss stimmt, dann sind beide Pakete gleich schnell (d.h. am Schluss muss paket 2 immer noch doppelt soviel Energie aufweisen wie Paket 1, in der Summe aber haben beide weniger Energie wie beim Eintritt, da sich ja dir Richtung geändert hat. Somit gilt:

Energie Paket 1 beim eintritt: Angenommen 1000 Joule (d.h. Paket 2 hätte damit wegen der doppelten Masse = 2000 Joule).

Von Paket 1 werden von 1000 Joule -> 100 Joule (Wegen des Bremsvorgangs) in Wärme umgesetzt (Werte sind rein fiktiv zur Verdeutlichung!), d.h. von Paket 2 werden von 2000 Joule -> 200 Joule in Wärme umgesetzt. Das ergibt am Schluss eine Billanz von:

1000J/100J = Faktor 10 und 2000J/200J = Faktor 10, d.h. dass beide Paket 2 immer noch doppelt so Energetisch ist wie Paket 1, daraus folgt (Da Masse und der Faktor (1/2) Konstanten in der Gleichung E=(1/2)*m*V^2 sind) dass Paket 2 noch genausoschnell ist wie Paket 1, allerdings sind beide Pakete durch die umlenkung langsamer geworden!

Hoffe ich lieg hier richtig mir meiner Annahme
Ach ja: wer Rechtschreibfehler findet der darf sie behalten ^^

Gruß Dragoon

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