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Nachricht |
Sneff
Gast
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 Sneff Verfasst am: 18. Sep 2014 15:21 Titel: Kräfte in Raumstation |
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Meine Frage:
Hallo Leute,
ich wollte mich nur mal schnell vergewissern, ob mein Ansatz richtig ist.
Es geht um die resultierende Kraft, die bei einer Kreisbewegung innerhalb einer zylinderförmigen Raumstation wirkt, die durch ihre Drehbewegung eine künstliche Schwerkraft simulieren soll (Also Läufer läuft entlang der Mantelfläche eines rotierenden Zylinders). Die resultierende Kraft setzt sich dann aus der Summe aller auftretenden Kräfte zusammen die da wären...
wobei v' die Geschwindigkeit entlang der Zylinderfläche ist, v die Geschwindigkeit mit der sich die Raumstation dreht und dann natürlich w die Kreisfrequenz der Raumstation ist.
Die Kraft setzt sich also zusammen aus einem Teil Zentripetalkraft (künstliche Schwerkraft) + Corioliskraft + zusätlicher Zentripetalkraft durch die Kreisbewegung entlang der Zylinderfläche zusätlich wirkt.
Meine Ideen:
Das müsste so stimmen oder?
Danke im Voraus  |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 18. Sep 2014 16:34 Titel: |
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Statt v (Station) würde ich generell mit  ,  und der Geschwindigkeit der Person rechnen (erstmal alles vektoriell), eventuell so
)
Wie es aussieht, wirkt die Corioliskraft (bei kreisförmiger Bewegung der Person!) hier radial(?):  . |
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Sneff
Gast
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| Sneff Verfasst am: 18. Sep 2014 18:34 Titel: |
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Hallo franz,
erstmal danke für die Antwort. Ja, die Komponenten der Corioliskraft zeigen radial nach Außen (bewegung mit Drehrichtung) bzw. Innen (bewegung gegen die Drehrichtung).
Versteh ich das richtig, dass bei dir
}{|\vec{r}^2|} )
ist?
Denn die Zentripetalkraft müsste sich ja aufheben, wenn die Person mit gleicher Winkelgeschwindigkeit entgegen die Drehrichtung der Raumstation läuft. In diesem Fall wäre  und es würde auch keine Corioliskraft herrschen oder?
In den 0815 Beispielen wird leider immer nur von radialen Bewegung gesprochen, so dass  ist und es kommt keine zusätzliche  Komponente hinzu die. |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 18. Sep 2014 19:25 Titel: |
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Guten Abend!
Mit  meinte ich konstante Winkelgeschwindigkeit der Station, mit v die Geschwindigkeit der Person (wir können es auch gern bei v' lassen). Nochmal zur Sicherheit: Die Person läuft mit konstanter Geschwindigkeit auf einem Kreis?
Für F = 0 erhalte ich  
mfG
Bei der Corioliskraft oben bitte auf das Vorzeichen achten. |
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Sneff
Gast
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| Sneff Verfasst am: 19. Sep 2014 08:23 Titel: |
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Guten Morgen.
Ja genau. Die Person läuft an der Mantelfläche in der Raumstation im Kreis. Also so, dass  und  eine gemeinsame Achse bilden bzw. sich überlagern.
Wenn die Person nun so schnell in die entgegengesetzte Richtung läuft wie sich die Station dreht, dann bewegt sich die Person von Außen betrachhtet ja nicht. Also dürften ja zu zumindest keine Zentrifugalkräfte/Zentripetalkräfte wirken oder?
Daher würde ich sagen, dass mit  die Fliehkraft berechnet werden müsste(einfache überlagerung der Bewedungen).
Aber was ist dann mit der Corioliskraft? Hier wird doch die Relativbewegung der person innerhalb der Raumsation betrachtet oder? Also müsste der Term zu
 )
werden oder?
Demnach würde aber die Corioliskraft auch dann wirken, wenn sich die Person von Außen betrachtet garnicht bewegt oder
Wie einem selbst Grundlagen der Mechanik noch manchmal zum Grübeln bringen können...
mfg und vielen Danke schonmal für die Antworten von Gestern. |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 19. Sep 2014 10:54 Titel: |
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Zwischendurch vielleicht eine eher grundsätzliche Anmerkung: Für diesen Sachverhalt bieten sich zwei verschiedene Bezugssysteme an, ein äußeres Inertialsystem, das praktisch parallel mitfliegt (andere Himmelskörper außer Betracht) und das rotierende Nichtinertialsystem zylindrische Raumstation. Gefragt ist eine Betrachtung aus dem zweiten System und zwar nach den Kräften, die auf einen relativ kleinen Körper wirken, der sich gleichmäßig auf einem inneren Kreis der Hülle bewegt.
In Nichtinertialsystemen registriert man Trägheitskräfte *); ganz allgemein gilt:
)
mit  als momentane Translation und  Rotation des Nichtinertialsystems,  und  in diesem System,  äußere Kraft. Der zweite bis fünfte Term die Trägheitskräfte, in unserem Fall also Coriolis- und Zentrifugalkraft. (Die Großbuchstaben in dieser alten Notiz deuten nur an, daß es Größen des Inertialsystems sind.)
Insofern möchte ich gern bei  bleiben; letzteres als Winkelgeschwindigkeit der Station (vom Inertialsystem her); Corioliskraft (Vorzeichen!!) 
*) Oft auch als "Scheinkräfte" bezeichnet, was aber bei Lernenden meines Erachtens zu Irritationen führen kann. |
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Sneff
Gast
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| Sneff Verfasst am: 21. Sep 2014 17:54 Titel: |
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Hallo franz und danke!
Mit der allgemeinen Formel komm ich jetzt weiter! Damit kann sauber zwischen den Kräften im Initialsystem und dem Nichtinertialsystem unterscheiden.
Viele Grüße
Sneff |
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