Luftballon im Auto ... | aus Forum Physik

Luftballon im Auto ...

Von: , Frage gestellt am Di, 19. Dez 2000

So, die folgende Frage mach etwas trivial sein, ich hoffe aber das sich einige die Zeit nehmen um sie zu beantworten, und bitte denkt erstmal nach :-)

Also, stellt euch vor ihr habt ein Auto, in dem Auto ist ein Luftballon an einer Schnur aufgehängt die von vorne nach hinten geht, so das sich der Luftballon vor und zurück bewegen kann, die Reibung soll hierbei vernachlässigt werden. WICHTIG: Das Gas im Luftballon ist LEICHTER als Luft! So, was passiert nun wenn das Auto beschleunigt und was wenn das Auto wieder bremst?

Ich bitte um möglichst viele Antworten mit einer kurzen, wenn mögl. "physikalischen" Begründung.

Tausend Dank im Voraus :-)

MfG:
Johnny_Rico

31 Antworten zu dieser Frage

Antwort von nach einem Tag hilfreich

Analogcomputer Colaflasche.

... oder ein anderes Wasserdichtes durchsichtiges
Behaeltnis mit Wasser fuellen, so dass noch eine kleine
Luftblase drin bleibt.

Damit kann man genau das Verhalten eines He oder H2 gefuellten
Luftballons im Auto simulieren.

Marco

Antwort von nach einem Tag hilfreich

Re: Luftballon im Auto ...

Hui, hier hat sich ja eine ziemliche Diskussion entwickelt :-)

Also, mein Lösungsansatz sieht folgendermaßen aus:
Wenn das Auto beschleunigt wirkt keine direkte Kraft auf den Luftballon, er bleibt also in Ruhe (1. N. Gesetz). Während sich das Auto also nach vorne bewegt bleibt der Luftballon in Ruhe, er bewegt sich also scheinbar nach hinten (im Auto betrachtet). Beim bremsen wirkt auch keine direkte Kraft auf den LB, er bewegt sich also mit gleichbleibender Geschwindigkeit weiter während das Auto langsamer wird -> Luftballon bewegt sich scheinbar nach vorne.
Spielt der Gasdruck wirklich eine so rießige Rolle? Ich kann mir das unmöglich vorstellen, man müßte schon extrem beschleunigen und bremsen um einen so hohen Druck aufzubauen damit der Luftballon nach vorne fliegt beim beschleunigen. Dann müßte der Luftballon doch aber auch schneller als das Auto sein!?

Oder ist dem nicht so? Also ich kann mir das Ganze einfach absolut nicht vorstellen..

Antwort von nach 53 Minuten 2 hilfreich

Re: Luftballon im Auto ...

Also, stellt euch vor ihr habt ein Auto, in dem Auto ist ein
Luftballon an einer Schnur aufgehängt die von vorne nach
hinten geht, so das sich der Luftballon vor und zurück bewegen
kann, die Reibung soll hierbei vernachlässigt werden. WICHTIG:
Das Gas im Luftballon ist LEICHTER als Luft! So, was passiert
nun wenn das Auto beschleunigt und was wenn das Auto wieder
bremst?
Wenn das Autoanfährt, wird die Luft infolge ihrer Trägheit zunächst etwas zurückbleiben, d.h. sie bewegt sich innerhalb des Autos mitsamt dem Ballon nach hinten. Wenn hinten aus dem Auto keine Luft raus- und vorn keine rerinkommt, wird diese Bewegung natürlich sehr schnell gebremst, wobei sich ein Druckgradient aufbaut. Dadurch, daß der Druck vor dem Ballon geringer ist, als hinter ihm wird er durch diesen Druckgradienten nach vorn gedrückt. Da erleichter ist, als die ihn umgebende Luft, ist diese Kraft stärker als die Trägheit, die ihn nach hinten zieht und er bewegt sich nach vorn.
Wenn das Auto abbremst passiert dasselbe in umgekehrter Richtung.

Antwort von nach 22 Stunden 1 hilfreich

Re^2: Luftballon im Auto ...

Hi MrStupid :)

Du schreibst völlig richtig, dass sich z.B. ein Helium-Ballon beim Bremsen nach hinten und beim Beschleunigen nach vorne bewegen wird. Der Grund ist jedoch ein anderer: Auftrieb!

Ein Helium-Ballon bewegt sich im Schwerefeld der Erde in entgegengesetzter Richtung zur Schwerkraft, nämlich nach oben. Das gleiche tut er im Auto. Beim Bremsen wirkt im Inneren des Autos eine Kraft nach vorne (Massenträgheit), so dass sich der Ballon nach hinten bewegt. Beim Beschleunigen wirkt im Inneren des Autos eine Kraft nach hinten (Massenträgheit), also bewegt sich der Luftballon nach vorne.

Wenn ein Druckgradient die Ursache für dieses Verhalten wäre, dann dürfte ein Helium-Ballon bei absoluter Windstille nicht nach oben steigen ...

cu Stefan.
- Antwort von nach 23 Stunden hilfreich
  
  Re^3: Luftballon im Auto ...
  
  Der Grund ist jedoch ein anderer: Auftrieb!
  Und wie kommt der Auftrieb zustande? Wenn ein Druckgradient die Ursache für dieses Verhalten wäre,
  dann dürfte ein Helium-Ballon bei absoluter Windstille nicht
  nach oben steigen ...
  Was hat der Wind damit zu tun?
  - Antwort von nach einem Tag hilfreich
    
    Re^4: Luftballon im Auto ...
    
    Hi MrStupid :)
    
    Der Auftrieb ist eine Folge des 3-ten Newton'schen Gesetzes. Siehe dazu meine Antwort weiter oben in diesem Thread ... Was hat der Wind damit zu tun?
    Auch ohne Dichteänderungen steigt ein Helium-Ballon nach oben!
    
    cu Stefan.
    - Antwort von nach einem Tag hilfreich
      
      Re^5: Luftballon im Auto ...
      
      Der Auftrieb ist eine Folge des 3-ten Newton'schen Gesetzes.
      Siehe dazu meine Antwort weiter oben in diesem Thread ...
      Dort steht genau das, was ich auch geschrieben habe, nur mit anderen Worten und ein paar Formeln. Auch ohne Dichteänderungen steigt ein Helium-Ballon nach oben!
      Ohne Dichteänderung ja, aber nicht ohne Druckgradient.
      - Antwort von nach einem Tag hilfreich
        
        Re^6: Luftballon im Auto ...
        
        Also wenn mich nicht alles irrt, wirst Du Probleme haben, bei einem Gas eine Druckänderung ohne Dichteänderung zu erreichen ;) (wir nehmen das ganze doch mal als isotherm an?! und die Annahme, dass die Luft nicht aus dem Auto kann)
        
        ciao
        ralf [Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
      - Antwort von nach einem Tag hilfreich
        
        Re^7: Luftballon im Auto ...
        
        Also wenn mich nicht alles irrt, wirst Du Probleme haben, bei
        einem Gas eine Druckänderung ohne Dichteänderung zu erreichen
        ;) (wir nehmen das ganze doch mal als isotherm an?! und die
        Annahme, dass die Luft nicht aus dem Auto kann)
        Erstens kann ich den Heliumballon auch im Wasser aufsteigen lassen (und Wasser darf man getrost als inkompressibel betrachten) und zweitens kann ich (wenn Du Temperaturunterschiede schon nicht zuläßt) einen Konzentrationsgradienten aufbauen, in dem die mittle Molmasse des Gases in der Umgebung des Ballons in dem Maße abnimmt, wie der Druck steigt.

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