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Maxiking
Verfasst am: 12. Aug 2015 09:35
Titel:
Danke,
das von dir vorgeschlagene Modell gefällt mir sehr gut. Ich werde es mir merken, denn in der Schule haben wir zur Mechanik nur das Modell eines starren Körpers besprochen, was ich als schade empfinde, da der elastische Körper ja realistischer ist.
Auf jeden Fall vielen Dank und einen schönen Tag noch!
Max
(Der Thread kann geschlossen werden, sofern es nichts zuergänzen gibt)
ML
Verfasst am: 12. Aug 2015 01:48
Titel:
Hallo,
Maxiking hat Folgendes geschrieben:
Die Kraft, die die Atome am Ende beschleunigt, entsteht aus der Kraft, die am Anfang auf die Atome einwirkt. Diese beschleunigt dann die erste Schicht der Atome (beziehungsweise die Auflagefläche der Kraft) auf eine gewisse Geschwindigkeit v=F/m*t (t...Dauer des Anschiebens,m...Masse der betroffenen Atome / Atomschicht) und zusammen mit der Masse m der Atome ergibt das einen Impuls p=m*v=F*t. Dieser Impuls wird auf die nächste Atomschicht übertragen und beschleunigt diese, falls sie dieselbe Masse hat, wie die Erste, auf dieselbe Geschwindigkeit v. Dieser Vorgang setzt sich so bis zum Ende des Stabes fort und der Impuls gelangt schließlich zur letzten Atomschicht und beschleunigt diese.
Also wenn ich hier keinen Fehler gemacht habe (würde mich über eine kurze Rückmeldung freuen), dann habe ich es nun verstanden und bedanke mich noch einmal herzlich!
im Grunde hast Du ja hier so eine Art "Kugelstoßpendel" (https://de.wikipedia.org/wiki/Kugelsto%C3%9Fpendel#/media/File:Newtons_cradle_animation_book.gif) beschrieben. Das ist eine Möglichkeit, Dir die Zusammenhänge vereinfacht vorzustellen.
Was in diesem Modell nicht so recht rüberkommt ist, dass die einzelnen Atome fest miteinander verbunden sind. Wenn ich an einem Ende des Festkörpers ziehe (und voraussetze, dass ich den Festkörper nicht zerstöre), wird sich nicht nur das Ende des Festkörpers bewegen, sondern nach und nach alle Atome des Körpers. Die Tatsache, dass sich die Atome nicht einfach so trennen lassen, unterscheidet Festkörper ganz wesentlich von Fluiden, und es ist letztlich auch der Grund, weshalb es in einem Festkörper (akustische) Longitudinalwellen und Transversalwellen gibt, in einem Fluid (=Flüssigkeit oder Gas) aber nur Longitudinalwellen.
Das einfachste Festkörpermodell für die Anwendung in der Akustik wäre also meiner Meinung nach eine Anordnung von vielen kleinen punktförmige Massen, die jeweils mit Federn (beispielsweise sechs Stück) an den benachbarten Massen befestigt sind.
Viele Grüße
Michael
Maxiking
Verfasst am: 11. Aug 2015 17:34
Titel:
Hallo Marco,
zuerst einmal vielen Dank für die überaus hilfreiche Antwort!
Ich habe leider nicht daran gedacht, dass sich der Stab bei Krafteinwirkung zuerst "zusammenzieht". Denn wie du bereits richtig erkannt hast, hatte ich einen starren Körper im Kopf. Das Problem ist wohl, dass man die Stauchung bei (kleineren) realen Stäben nicht bemerkt und deshalb nicht sofort daran denkt.
as_string hat Folgendes geschrieben:
Ist doch klar, dass sich das auch erst über den Stab ausbreiten muss.
Es ist wirklich klar, aber nur, wenn man den Stab als Konstrukt aus vielen Atomen betrachtet und nicht als ein einzelnes Objekt, was ich eben fälschlicherweise getan habe.
as_string hat Folgendes geschrieben:
Um die Atome am anderen Ende zu beschleunigen, ist ja auch eine Kraft notwendig. Welche Kraft ist das denn und warum entsteht diese?
Die Kraft, die die Atome am Ende beschleunigt, entsteht aus der Kraft, die am Anfang auf die Atome einwirkt. Diese beschleunigt dann die erste Schicht der Atome (beziehungsweise die Auflagefläche der Kraft) auf eine gewisse Geschwindigkeit v=F/m*t (t...Dauer des Anschiebens,m...Masse der betroffenen Atome / Atomschicht) und zusammen mit der Masse m der Atome ergibt das einen Impuls p=m*v=F*t. Dieser Impuls wird auf die nächste Atomschicht übertragen und beschleunigt diese, falls sie dieselbe Masse hat, wie die Erste, auf dieselbe Geschwindigkeit v. Dieser Vorgang setzt sich so bis zum Ende des Stabes fort und der Impuls gelangt schließlich zur letzten Atomschicht und beschleunigt diese.
Also wenn ich hier keinen Fehler gemacht habe (würde mich über eine kurze Rückmeldung freuen), dann habe ich es nun verstanden und bedanke mich noch einmal herzlich!
Mit freundlichen Grüßen,
Max
as_string
Verfasst am: 11. Aug 2015 15:55
Titel:
Ja, das ist die alte Sache mit den "starre Körper übertragen Informationen instantan". Genau deshalb gibt es auch keine starren Körper.
Wenn Du einen Stab der Art anschiebst, dann breitet sich eine Welle mit der Schallgeschwindigkeit des Stab-Materials aus. Die ist deutlich geringer als die Lichtgeschwindigkeit.
Wie kommst Du auf die Idee, das eine Ende könne sich sofort anfangen zu bewegen, sobald ich am anderen "wackle"? Ist doch klar, dass sich das auch erst über den Stab ausbreiten muss. Um die Atome am anderen Ende zu beschleunigen, ist ja auch eine Kraft notwendig. Welche Kraft ist das denn und warum entsteht diese?
Gruß
Marco
Maxiking
Verfasst am: 11. Aug 2015 14:42
Titel: Gedankenexperiment zur überlichtschnellen Informationsübertr
Meine Frage:
Hallo und danke für das Interesse an meiner Frage.
Nach derzeitigem Wissensstand ist es (soweit ich das verstanden habe) nicht möglich, Information oder Materie überlichtschnell zu transportieren. Zu diesem Thema ist mir jedoch ein simples Gedankenexperiment eingefallen, das mit diesem Grundsatz in Konflikt gerät:
Nehmen wir an, wir haben einen Sender und einen Empfänger, welche sich an den Punkten S und E befinden. Die Strecke SE sei 300.000km lang, also ein bisschen mehr, als eine Lichtsekunde. Wir platzieren einen ebensolangen Stab zwischen S und E. (Dies ist in Wirklichkeit natürlich nicht möglich. Man könnte dasselbe Experiment auch in deutlich kleinerem Maßstab machen, jedoch ist so das Ergebnis deutlich klarer sichtbar.) Angenommen, wir müssen eine Sekunde lang schieben, um den Stab so weit zu bewegen, dass die Bewegung bei E von einer Lichtschranke registriert werden kann. Bei S befindet sich außerdem ein Laser, der genau auf einen Lichtsensor bei E zeigt. Wir transportieren nun eine 1-Bit Information von S nach E, indem wir einfach den Laser anstellen. Exakt im selben Moment (kann von mir aus auch über eine Lichtquelle in der Mitte gestartet werden, damit es Einstein's Relativität der Gleichzeitigkeit entspricht) wird der Stab angeschoben. Nach genau einer Sekunde kommt die Information, die über den Stab übertragen wird, bei E, also 300.000km weiter, an. Die Information in Form des Laserstrahls hat erst 299.792,458km zurückgelegt. Das heißt eigentlich, das die Information schneller, als mit Lichtgeschwindigkeit transportiert wurde. Dies sollte aber nach dem oben angesprochenen Grundsatz nicht möglich sein, also was übersehe ich?
(Hoffentlich ist es nicht all zu offensichtlich)
Gebt mir bitte Bescheid, falls ihr eine Skizze wollt, oder die Frage unklar formuliert wurde.
Vielen dank für die Mühe!
Max
Meine Ideen:
Selbstverständlich wird dabei keine Materie überlichtschnell transportiert, aber es darf ja wie bereits erwähnt auch keine Information, sei es nur ein Bit, superluminar übertragen werden.