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| isak90 |
Verfasst am: 13. Aug 2014 16:43 Titel: |
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Hey danke für die umfangreiche und schnelle Antwort. Ich habe deine Argumentation nachvollziehen können. Ich stand ein bisschen auf den Schlauch bei uns wurde halt ein Inertialsystem nur so definiert
Def.: Inertialsystem
Ein Inertialsystem ist ein Bezugssystem, in dem das 1. Newton- sche Gesetz gilt. Inertialsysteme befinden sich im Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen Bewegung.
Inertialsysteme sind physikalisch äquivalent und können nicht durch Experimente voneinander unterschieden werden.
Dann hab ich mir das halt so ein bisschen zusammengereimt. Aber jetzt weiß ich ja wie es funktioniert.
Danke ! |
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| index_razor |
Verfasst am: 13. Aug 2014 16:27 Titel: Re: Interialsystem |
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| index_razor hat Folgendes geschrieben: |
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Muß natürlich, wie in der Gl. darüber heißen
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| index_razor |
Verfasst am: 13. Aug 2014 16:23 Titel: Re: Interialsystem |
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Die Frage, ob ein System inertial ist, hat erstmal nichts damit zu tun, ob äußere Kräfte wirken. Leider wird die Definition von Inertialsystem oft so formuliert, als ob in Nicht-Inertialsystemen die Newtonschen Bewegungsgleichungen irgendwie nicht gelten würden. Das ist aber nicht so. Der Unterschied ist eigentlich folgender: In Inertialsystemen ergeben sich die Komponenten der Beschleunigung einfach durch zweite Ableitung der Komponenten des Ortsvektors nach der Zeit, also
In Nicht-Inertialsystemen ist das nicht so. Dort ergeben sich die Beschleunigungskomponenten nicht aus den zweiten Ableitungen nach der Zeit, sondern es kommen Zusatzterme vor, die auch von den ersten Ableitungen und den Koordinaten selbst abhängen können. Trotzdem ist in Inertialsystemen wie auch in Nicht-Inertialsystemen Kraft = Masse*Beschleunigung. Deswegen folgt aus der Definition oben, daß sich ein kräftefreier Körper im Inertialsystem gleichförmig entlang einer Geraden bewegt, denn Geraden sind genau die Kurven, für die gilt. (Nochmal zur Betonung: Diese Gleichung beschreibt nur im Inertialsystem eine gleichförmig durchlaufene Gerade.)
Nun versuchen wir mal, diese Definition auf das Problem mit der Scheibe anzuwenden. Ich nehme mal an, die Scheibe rotiert mit konstanter Winkelgeschwindigkeit und Du stehst fest im Mittelpunkt. Um meine Definition anwenden zu können, brauchen wir die Basisvektoren, des fest mit der Scheibe bewegten Systems. Genau genommen brauchen wir nur einen Ausdruck für die zeitliche Änderung dieser Vektoren. Ich nehme einfach an, die scheibe rotiere in der -Ebene. Dann gilt
Nun betrachten wir die Bewegung irgendeines kräftefreien Körpers in diesem System direkt entlang der Scheibe am Ort
Für die Berechnung seiner Geschwindigkeit muß man ableiten und berücksichtigen, daß für die obigen Gleichungen für die Zeitableitung der Basisvektoren gelten:
Für die Beschleunigung gilt (hoffentlich ohne Vorzeichen- oder schlimmere Fehler)
Du siehst bereits hieran, daß es sich nicht um ein Inertialsystem handelt, denn die x-Komponente der Beschleunigung ist nicht gleich . Für die y-Komponente gilt dasselbe. Konkret ist für einen kräftefreien Körper und deshalb
sowie
Die Terme linear in der Geschwindigkeit tragen übrigens zur Corioliskraft bei, die Terme in zur Zentrifugalkraft. |
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| isak90 |
Verfasst am: 13. Aug 2014 13:34 Titel: Inertialsystem |
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Meine Frage:
Hallo Leute, habe eine Probekausuraufgabe nicht genau verstanden.
Die Frage lautet: Sie befinden sich auf einer rotierenden Drehscheibe (d=10m). Bildet die rotierende Scheibe ein Inertialsystem? Also schonmal vorher gesagt. Ich bin nicht das größte Brain was Physik angeht, was ich auch schade finde, weil mich das Fach eigentlich interessiert.
Meine Ideen:
ösungsansatz von mir:
Inertialsystem heißt, dass in diesem System (hier die Drehscheibe) das erste Newtonsche Gesetz gilt. Es bewegt sich gleichförmig oder es ist in einer Ruhelage.
So für mich bedeutet das so viel, das dort keine äußere Kraft auf die Drehscheibe einwirken darf. Jedoch wenn ich mich auf diese darauf stelle wirkt ja meine Gewichtskraft auf die Drehscheibe, oder ? Das würde so viel bedeuten, dass gegen die Definition eines Inertialsystem verstoßen wird. Oder liege ich hier falsch?
Aber eigentlich würde das Gewicht ja nichts an der gleichförmigen Bewegung ändern. Und da die Scheibe sich dreht, muss ja sowieso schon die Zentripetalkraft auf die Scheibe wirken oder ? Oder schmeiß ich jetzt was durcheinander?
Oder ist die Annahme falsch, dass in einem Inertialsystem keine äußere Kraft auf ein wirken darf ?
Danke für eure Antworten. Ich bin echt dankbar für jede Hilfe oder jeden Denkanstoß in die richtige Richtung. |
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