Einige Fragen zu Bezugssystemen

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,

als ich heute morgen im Bus saß und eine fliegende Wespe beobachtet habe, sind mir einige Fragen gekommen, die ihr mir hoffentlich beantworten könnt.

Also das Szenario ist/war folgendes:
Der Bus steht, eine Tür ist offen. Die Wespe fliegt neben der Tür im Bus und ändert ihre Position nicht. Wenn der Bus jetzt anfährt, „fährt“ die Wespe mit, obwohl sie den Bus gar nicht berührt (der Bus aber ihr Bezugsystem ist). Würde sie jetzt außerhalb des Buses fliegen, würde der Bus einfach an ihr vorbeifahren.
Stimmt doch soweit, oder? Den Luftwiederstand, vernachlässige ich jetzt mal, wie es die Physiker immer gerne machen.

(BTW: Kann mir eigentlich jemand plausibel erklären, woher ein in der Luft schwebender Körper „weiß“, was sein Bezugssystem ist?)

So, jetzt kommen die Fragen, die mir spontan in den Kopf schossen und auf die ich keine Antwort wusste:

  1. Was passiert, wenn die Wespe direkt im Türrahmens schwebt und der Bus anfährt? Würde sie dann mitfahren oder nicht?
  2. Was passiert, wenn sie sich so dreht, dass ein Körperteil, im Bus ist, das andere außerhalb, wenn der Bus anfährt? Dreht sie sich dann um die eigene Achse? Kann ich mir nicht vorstellen…
  3. Was zeichnet eigentlich ein Bezugssystem aus? Was müsste ich an den Bus anbauen, damit die Wespe, die sich außerhalb des Busses befindet, wieder zum Bezugssytem Bus gehört?

Klingt alles ziemlich wirr… Würde mich aber wirklich interessieren?

Vielen Dank schonmal für hilfreiche Antworten!
Mac

#2

Hallo,

als ich heute morgen im Bus saß und eine fliegende Wespe
beobachtet habe, sind mir einige Fragen gekommen, die ihr mir
hoffentlich beantworten könnt.

Das kann ich IMHO. Aber ich glaube, das alles hat nix mit Bezugssystemen zu tun.
Das Bezugssystem ist ja nur die Einigung auf eine bestimmte Betrachtungsweise, nicht aber Ursache für einen physikalischen Effekt.

Also das Szenario ist/war folgendes:
Der Bus steht, eine Tür ist offen. Die Wespe fliegt neben der
Tür im Bus und ändert ihre Position nicht. Wenn der Bus jetzt
anfährt, „fährt“ die Wespe mit, obwohl sie den Bus gar nicht
berührt (der Bus aber ihr Bezugsystem ist). Würde sie jetzt
außerhalb des Buses fliegen, würde der Bus einfach an ihr
vorbeifahren.
Stimmt doch soweit, oder? Den Luftwiederstand, vernachlässige
ich jetzt mal, wie es die Physiker immer gerne machen.

Ja, aber wenn man den Luftwiderstand vernachlässigt, funktioniert das nicht mehr so.

(BTW: Kann mir eigentlich jemand plausibel erklären, woher ein
in der Luft schwebender Körper „weiß“, was sein Bezugssystem
ist?)

Der Körper weiß das nicht, er hat auch nicht sein eigenes BS. Die Wespe kann jedem beliebigen BS zugeordnet werden. Sie fliegt mit, weil sie sich in einem Gas bewegt, das in einem geschlossenen Körper transportiert wird. Nebenbei fliegt sie auch nicht zu 100% mit, sondern spürt bei Beschleunigung eine Kraft nach hinten, beim Abbremsen nach vorne.

So, jetzt kommen die Fragen, die mir spontan in den Kopf
schossen und auf die ich keine Antwort wusste:

  1. Was passiert, wenn die Wespe direkt im Türrahmens schwebt
    und der Bus anfährt? Würde sie dann mitfahren oder nicht?

Ich nehme an, dass im Türrahmen durch die seitliche Luftbewegeung ein dynamischer Unterdruck entsteht, der die Wespe zunächst nach aussen saugt, wo sie dann zurückbleibt.

  1. Was passiert, wenn sie sich so dreht, dass ein Körperteil,
    im Bus ist, das andere außerhalb, wenn der Bus anfährt? Dreht
    sie sich dann um die eigene Achse? Kann ich mir nicht
    vorstellen…

Wenn das passieren sollte, dann ebenfalls aufgrund eines aerodynamischen Effekts.

  1. Was zeichnet eigentlich ein Bezugssystem aus? Was müsste
    ich an den Bus anbauen, damit die Wespe, die sich außerhalb
    des Busses befindet, wieder zum Bezugssytem Bus gehört?

Wie gesagt, die Wespe gehört keinem Bezugssystem.

#3

Hallo Richard,

vielen Dank für deine ausführliche Antwort.
Da war ich ja mit „Bezugssystemen“ komplett auf dem falschen Pfad.

Gruß,
Mac

#4

Hallo Mac,

Wenn Türen undFenster des Busses zu sind, ist es ein geschlossenes system.

So, jetzt kommen die Fragen, die mir spontan in den Kopf
schossen und auf die ich keine Antwort wusste:

  1. Was passiert, wenn die Wespe direkt im Türrahmens schwebt
    und der Bus anfährt? Würde sie dann mitfahren oder nicht?

Die Frage lässt sich eigentlich so nicht beantworten.
Die Luft im Bus und die Ausserhalb, sind bei offener Tür nicht voneiander getrennt. es gibt also keine messerscharfe Kante. Praktisch gibt es jede Menge an Verwirbelungen. Das Problem ist jetzt, dass deine Wespe recht klein im Verhältnis zu den Wirbeln ist.
Am eheseten, wird sie entwerdes aus dem Bus rausgeschleudert oder in den Bus hinein, an Ort und Stelle wird sie praktisch nicht bleiben können.

  1. Was passiert, wenn sie sich so dreht, dass ein Körperteil,
    im Bus ist, das andere außerhalb, wenn der Bus anfährt? Dreht
    sie sich dann um die eigene Achse? Kann ich mir nicht
    vorstellen…

Wie schon geschrieben, die Luftwirbel sind grösser als die Wespe. Zudem gibt es keine scharfe Abgrenzung zwischen „stehender“ und bewegter Luft.

MfG Peter(TOO)

#5

Hi Peter,

ja wie schon gesagt: I was heavy on the woodway mit meiner Vermutung, bei dem Bus handle es sich um ein Bezugssystem der Wespe.

Mac

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#6

Hallo!

Stimmt doch soweit, oder? Den Luftwiederstand, vernachlässige
ich jetzt mal, wie es die Physiker immer gerne machen.

Dazu Otto Lilienthal: „Alles Fliegen ist Erzeugen von Luftwiderstand. Alle Flugarbeit ist Überwinden von Luftwiderstand.“ Sobald Du es mit einem „Flugzeug“ (in diesem Falle: einem Insekt) zu tun hast, ist Luftwiderstand das alles Entscheidende!

(BTW: Kann mir eigentlich jemand plausibel erklären, woher ein
in der Luft schwebender Körper „weiß“, was sein Bezugssystem
ist?)

In der Wahl des Bezugssytems ist er frei. Allerdings hängen viele Kräfte (Auftrieb, Luftwiderstand) von der Geschwindigkeit der umgebenden Luft ab. Das muss man in die Rechnung miteinbeziehen.

Michael