Ich wuerde gerne die Gravitationskraft „erleben“. Nun ist mir die Kraft, die die Erde schon im Mutterleib auf mich ausuebte leider nicht mehr „erlebbar“ genug - ich habe zuviele fallende Aepfel gesehen um mich darueber noch zu wundern.
Ich begann also Streichhoelzer in meine wassergefuellte Badewanne zu werfen und beobachtete, wie sie einander anzogen oder von dem Rand der Wanne angezogen wurden. Das ist sehr zeitaufwaendig und nachdem meine 3 1/2 jaehrige Tochter anfing sich ueber einen Vater zu wundern, der seit Stunden Streichhoelzer in der Badewanne beobachtet welche sich so langsam bewegten, dass sie es nicht sehen konnte begann ich mir andere Versuche auszudenken. Alles was mir einfaellt ist sehr aufwendig und ich habe nur ein kleines Kellerlabor ohne viel Geraetschaften.
Hat jemand eine Idee wie ich auf einfache Art einen Versuch durchfuehren kann, der die Gravitation fuer mich „sichtbar“ macht? (So wie die Eisenspaene das Magnetfeld „sichtbar“ macht)
Marcus
Hat jemand eine Idee wie ich auf einfache Art einen Versuch
durchfuehren kann, der die Gravitation fuer mich „sichtbar“
macht? (So wie die Eisenspaene das Magnetfeld „sichtbar“
macht)
Hallo Marcus,
häng ein Pendel auf und überprüfe die gesamten damit zusammenhängenden Gesetze. Es sollte ein fast mathematisches Modell sein: langer dünner Faden und kleine kompakte Masse (Bleikugel).
Die schiefe Ebene fällt mir auch noch ein.
Viel Spaß!
Mit freundlichen Grüßen
Alexander Berresheim
Nachtrag vom Autor…
Ist das, was ich in meiner Badewanne beobachtete (siehe Hauptfrage oben) eigentlich wirklich die Gravitation oder hat die Anziehung zwischen den Hoelzchen (auch) andere Gruende (z.B. Oberflaechenspannung des Wassers)?
Ergaenzende Erklaerung zum Versuchsaufbau:
Ich werfe etwa 30 Streichhoelzer in ein Wasserbecken (hier Badewanne). Das Wasser war zum Zeitpunkt des Reinwerfens in Ruhe (keine Wirbel, Stroemungen o.d.gl.). Danach waren die Hoelzchen erst chaotisch verteilt. Nach etwa einer Stunde beruehrte jedes Hoelzchen entweder andere (manchmal in Reihe, manchmal parallel) oder es beruehrte den Rand der Wanne oder beides. Es gab kein Hoelzchen mehr, welches frei im Wasser schwamm.
Wer mir nicht glaubt, moege sich eine Stunde Zeit nehmen und den Versuch durchfuehren. Ich rate aus Erkenntnisgruenden sich hierbei auch die Zeit zu nehmen, die Bewegung der Hoelzchen zu verfolgen und wirklich eine Stunde auf’s Wasser zu blicken (macht Euch schoene Musik nebenbei).
Es ist aufregender etwas selbst zu erleben, als zu lesen, was andere erlebt haben.
Also, ist das nun Gravitation???
Marcus
Hallo Marcus,
zunächst einmal: was Du da in der Badewanne gesehen hast war sicherlich nicht die Gravitationskraft, sondern eher Effekte der Oberflächenspannung des Wassers.
Du kannst die Gravitationkraft direkt messen indem Du eine Hantel in der Mitte an einem sehr dünnen Band aufhängst. Dann eine zweite Hantel in möglichst flachem Winkel auf die selbe Ebene befestigt und dann die Auslenkung der aufgehängten ahntel misst. Das Experiment erfordert aber schon ein bischen mehr Feinmechanik.
Max
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Hallo,
die Gravitation ist eine extrem schwache Kraft, die erst bei sehr großen Massen wirkt. Zwei Ozeanriesen (Schiffe) ziehen sich z.B. mit einer Kraft von ca. 1 kp an. Das ist schon bei geringsten Störungseinflüssen durch das umgebende Wasser oder durch Wind schon fast nicht mehr herauszufiltern.
Streichhölzer in die Wanne zu werfen ist also völlig nutzlos, ebenso die Pendelei, die meine Vorredner vorschlugen, Du brauchst sehr empfindliche Messapparaturen. Du wirst kein Experiment aufbauen können, das zufrieden stellt - schon gar nicht Deine Tochter.
Nicht umsonst hat die Menschheit so lange gebraucht, die Gravitationsgesetze zu erkennen (Newton im 17. Jhdt.).
Gruss, Stucki
hi Stucki,
der von mir skizzierte Versuchsaufbau ist ein typischer Schulversuch. Ich habe ihn dort jedenfalls vor 20 Jahren durchgeführt.
Max
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Also gut, dann ist es eben keine Gravitation, aber was ist es dann, was meine Streichhoelzer einander anziehen laesst???
Es sah zumindest aus, wie etwas, dass dem Kraftgesetz folgt. Die Hoelzchen bewegten sich erst sehr langsam aufeinander zu und wurden immer schneller, je naeher sie sich kamen (F=(M x m)/r²)
die Gravitation ist eine extrem schwache Kraft, die erst bei
sehr großen Massen wirkt.
Das ist ja wohl relativ, denn nach unserem Weltbild wirkt z.B. auch eine Gravitationskraft zwischen einem Elektron auf der Sonne und einem- auf der Erde.
Mag die Gravitation zwischen meinen Hoelzchen auch klein sein, so ist sie doch vorhanden und zwar kontinuierlich (verglichen mit dem Elektronenbeispiel ist sie sogar enorm gross).
Die Frage ist nur ob sie groesser ist als die Bindungskraefte zwischen den Wassermolekuelen, welche wohl den Wiederstand darstellen.
Zwei Ozeanriesen (Schiffe) ziehen
sich z.B. mit einer Kraft von ca. 1 kp an. Das ist schon bei
geringsten Störungseinflüssen durch das umgebende Wasser oder
durch Wind schon fast nicht mehr herauszufiltern.
In meiner Wanne gibt es (fast) keine Stoerfaktoren.
Marcus
der von mir skizzierte Versuchsaufbau ist ein typischer
Schulversuch. Ich habe ihn dort jedenfalls vor 20 Jahren
durchgeführt.Max
Ich bin schon in der Vorbereitung und suche nur noch passende Massen
Hallo Marcus,
häng ein Pendel auf und überprüfe die gesamten damit
zusammenhängenden Gesetze. Es sollte ein fast mathematisches
Modell sein: langer dünner Faden und kleine kompakte Masse
(Bleikugel).
Die schiefe Ebene fällt mir auch noch ein.
Danke, aber was soll ich denn mit dem Pendel oder der schiefen Ebene machen?
Hallo Stucki.
…ist also völlig nutzlos,
ebenso die Pendelei, die meine Vorredner vorschlugen, Du
brauchst sehr empfindliche Messapparaturen. Du wirst kein
Experiment aufbauen können, das zufrieden stellt - schon gar
nicht Deine Tochter.
Nicht umsonst hat die Menschheit so lange gebraucht, die
Gravitationsgesetze zu erkennen (Newton im 17. Jhdt.).
Das kann aber so nicht stehenbleiben! Der Fragesteller hat nicht danach gefragt wie er die Gravitationskonstante bestimmen kann, sondern wie er ihre Wirkung sichtbar machen, oder ‚erleben‘ kann. Und dazu sind Pendel und Schiefe Ebene sehr wohl gut geeignet. Es ist faszinierend beim Pendel zu beobachten wie statische Energie (reine Schwerkraft) und dynamische Energie im dauernden Austausch wechseln. Das gleiche gilt für den quadratischen Wegzuwachs bei der auf der Schiefen Ebene rollenden Kugel. Hierzu genügen Meterstab, Waage und Stoppuhr. Das hatte auch schon Galilei erkannt.
Mit freundlichen Grüßen
Alexander Berresheim
Wenn Du Dich ernsthaft mit der Gravitation beschäftigst sollte Dir das aber klar sein. Du setzt die Gesetze als bekannt voraus und wendest sie auf Deine Beobachtungen an. Beim auflösen der Gleichungen wirst Du dann auf einen Faktor stoßen der so um die 9 oder 10 herumliegt. Und das ist dann je nach Meßaufwand und Genauigkeit die Erdbeschleunigung.
Mit freundlichen Grüßen
Alexander Berresheim
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Hi,
Also gut, dann ist es eben keine Gravitation, aber was ist es
dann, was meine Streichhoelzer einander anziehen laesst???
Die Streichhoelzer bewegen sich zufaellig, je nach Stroemung im Wasser. Wenn sich zufaellig zwei treffen, bleiben sie aufgrund der Oberflaechenspannung aneinander haengen, da sie zusammen einen kleineren Umfang haben als die Summe der Einzelumfaenge. Somit wird die in Form von Oberflaechenspannung (eine Form potentieller Energie) gespeicherte Energie minimiert und die in Form chaotischer Bewegung (des Wassers) maximiert, was einer maximierung der Entropie entspricht (2. Gesetz der Thermodynamik).
Moeglicherweise ist das ganze noch komplizierter, aber das duerfte (ein Teil der) Grundlage sein.
Die Frage ist nur ob sie groesser ist als die Bindungskraefte
zwischen den Wassermolekuelen, welche wohl den Wiederstand
darstellen.
Was Du als „Bindungskraefte“ bezeichnest, nennt man gewoehnlich „Viskositaet“. Und verglichen mit den Reibungskraeften, die zwischen Wasser und Streichholz wirken ist die Gravitation zwischen den Streichhoelzern voellig gleichgueltik. Die ANziehungskraft zwischen den Streichhoelzern kann als nicht existent betrachtet werden, da sie unter den beschriebenen Bedingungen nicht die geringste Rolle spielen. Stell mal etwas wirklich schweres an ein Ende der Wanne (nicht ins Wasser oder zumindest nich so, dass es die Oberflaeche durchbricht) und untersuch, ob Du an dem Ende eine statistische Haeufung von Streichhoelzern bekommst. Dein Versuch ist allerdings eine gute Demonstration dafuer, wie schwer es ist, ruhiges Wasser zu erzeugen (also Stoerungseinfluesse durch Wasserbewegungen zu eleminieren). Diese Wasserbewegungen sind uebrigens auch um einige Groessenordnungen groesser als die Korioliskraft, die auf das abfliessende Wasser wirkt, weshalb das mit den unterschiedlichen Abflussstrudeln auf Nord- und Suedhalbkugeln wohl auch Kaese ist.
Gruss
Thorsten
Stell mal etwas wirklich schweres an ein Ende
der Wanne (nicht ins Wasser oder zumindest nich so, dass es
die Oberflaeche durchbricht) und untersuch, ob Du an dem Ende
eine statistische Haeufung von Streichhoelzern bekommst.
Das habe ich gemacht und - in der Tat - es trat ,wie Du vermutet hast, keine statistische Haeufung auf.
Aber zufaellig war die Bewegung der Staebchen trotzdem nicht. Ich konnte aufgrund der Entfernung zweier Hoelzchen voraussagen, welches als naechstes mit welchem in Kontakt kommt (in etwa 80% der Vorhersagen hatte ich recht, ohne eine eventuelle unsichtbare Stroemung zu kennen)
Marcus
Also gut, dann ist es eben keine Gravitation, aber was ist es
dann, was meine Streichhoelzer einander anziehen laesst???Es sah zumindest aus, wie etwas, dass dem Kraftgesetz folgt.
Die Hoelzchen bewegten sich erst sehr langsam aufeinander zu
und wurden immer schneller, je naeher sie sich kamen (F=(M x
m)/r²)
Wie gesagt: Die Gravitation ist eine extrem schwache Kraft, die erst bei sehr großen Massen wirkt. sie ist für Streichhölzer praktisch nicht messbar.
Das ist ja wohl relativ, denn nach unserem Weltbild wirkt z.B.
auch eine Gravitationskraft zwischen einem Elektron auf der
Sonne und einem- auf der Erde.
Schon, schon, die elektrische Kraft ist nur einige 10 Größenordnungen größer!
Gruss, stucki
Hi,
Aber zufaellig war die Bewegung der Staebchen trotzdem nicht.
Ich konnte aufgrund der Entfernung zweier Hoelzchen
voraussagen, welches als naechstes mit welchem in Kontakt
kommt (in etwa 80% der Vorhersagen hatte ich recht, ohne eine
eventuelle unsichtbare Stroemung zu kennen)
Hm, da sehe ich zwei Moeglichkeiten. Entweder ist es eine simple statistische Geschichte - zwei Streichhoelzer, die sich schon nah sind treffen sich natuerlich mit hoeherer Wahrscheinlichkeit als solche, die weit voneinander entfernt sind. Sollte diese Annahme nicht zur Erklaerung des Phaenomens ausreichen (Occams Razor) muss nach weiteren Hypothesen gesucht werden. In diesem Fall, waere es naheliegend, dass die Oberflaechenspannung einen komplexeren Einfluss hat (eine Fernwirkung) als zunaechst von mir beschrieben. Da koennte ich jetzt allerdings nur rumfabulieren. Das kann man aber sicher auch irgendwo nachlesen. Eine andere Moeglichkeit waere, dass die Massen der Streichhoelzer die Wasserstroemungen beeinflussen (halte ich fuer unwahrscheinlich). Es ist auch moeglich, dass sich in der Wanne ein systematisches Stroemungsgeflecht bildet. Das Wasser kuehlt an der Oberflaeche (und an den Raendern) ab, wird folglich dichter und sinkt ab (wie es ist, wenn das Wasser kalt ist, weiss icht nicht, evtl kuehlt es sich an der Oberflaeche durch verdunstung weiter ab, oder aber es erwaermt sich). In derartigen Systemen bilden sich in der Regel typische Walzensysteme. An den Absinklinien uerden sich dann die Streichhoelzer natuerlich treffen.
Wenn Dich die Ursache wirklich interessiert, solltest Du damit anfangen, die Stroemungen sichtbar zu machen (am besten kleine Koerner mit der gleichen Dichte wie Wasser benutzen, oder WAsserfarben, die lassen sich leicht wieder entfernen). Sollte sich das Verhalten der Streichhoelzer dann noch nicht erklaeren lassen, lies etwas ueber Oberfaechenspannungen und experimentiere mit verschiedenen Formen (ist das Verhalten unterschiedlich, wenn zwei Streichhoelzer mit der Spitze zueinander zeigen, als wenn die Seiten zueinander zeigen? Was ist wenn Koerper unterschiedlich grosse Oberflaechen bedecken, aber den gleichen Fliesswiderstand haben? In letzerem Fall muessen Teile der Koerper sich unter Wasser befinden.). Aufgrund der Experimente werden gegebenenfalls neue HYpothesen entwickelt und mittels neuer experimente geprueft, bis das Verhalten zufriedenstellend erklaert ist (Occams Razor). VErmutlich findet sich die Erklaerung aber auch hier im Forum (frag mal nach Hydrodynamik und/oder Oberflaechenspannung) oder in einem Lehrbuch.
Gruss
Thorsten
-
Die gravitationskraft kann am einfachsten mit Hilfe einer Gravitationswaage nachgewiesen und gemessen werden: http://www.ph2.physik.uni-goettingen.de/a-prakt/Anle…
-
Worauf der in Deinem Versuch beobachtete Effekt zurückzuführen ist, ist schwer zu entscheiden, weil die Auswahl möglicher Störeinflüsse sehr groß ist. Ein besonders verblüffender Effekt ist das sogenannte Clipperphänomen. Clipper waren große Segelschiffe mit Metallrümpfen, welche die merkwürdige Neigung zeigten, bei absoluter Windstille aufeinander zuzutreiben und nur mit mehreren Ruderbooten auseinandergezogen werden konnten. Die Anziehungskraft lag mehrere Größenordnungen über der Gravitationskraft und konnte Jahrzehntelang nicht geklärt werden. Die Lösung kam dann ganz überraschend aus der Quantenmechanik, als der Casimir-Effekt [http://www.desy.de/user/projects/Physics/casimir.html ] entdeckt wurde. Die Erklärung bestand darin, daß zwischen den Schiffsrümpfen keine Wellen existieren können, deren Wellenlänge größer als der Abstand der Schiffe ist. Da diese Wellen aber außerhalb der Schiffe weiterhin existieren, kommt es zu einer resultierenden Kraft, welche die beiden Schiffe zusammendrückt, auch wenn man mit bloßen Augen keine Wellenbewegung sehen kann. Es ist zwar keineswegs sicher, daß Du diesen Effekt beobachtet hast, aber er ist ja auch nur ein Beispiel für die Vielzahl der möglichen Störeinflüsse.
Oberflächenspannung des Wassers?
Könnte man diese Phänomen nicht einer Störung der Oberflächenspannung des Wassers zuschreiben?
fragt sich Euer Physikdilettant
Hi,
Könnte man diese Phänomen nicht einer Störung der
Oberflächenspannung des Wassers zuschreiben?
Koennte es sein, dass der Physikdilettant den Thread nichtmal uberflogen hat? 
fragt sich Euer Thorsten
Servus Thorsten,
ja so wars auch. Habe ich erst dann getan als ich mein Posting voreilig geschrieben habe.
Tut mir leid
PD
Hi,
Könnte man diese Phänomen nicht einer Störung der
Oberflächenspannung des Wassers zuschreiben?Koennte es sein, dass der Physikdilettant den Thread nichtmal
uberflogen hat?
fragt sich Euer Thorsten
Ich wuerde gerne die Gravitationskraft „erleben“. Nun ist mir
die Kraft, die die Erde schon im Mutterleib auf mich ausuebte
leider nicht mehr „erlebbar“ genug - ich habe zuviele fallende
Aepfel gesehen um mich darueber noch zu wundern.
Ich begann also Streichhoelzer in meine wassergefuellte
Badewanne zu werfen und beobachtete, wie sie einander anzogen
oder von dem Rand der Wanne angezogen wurden. Das ist sehr
zeitaufwaendig und nachdem meine 3 1/2 jaehrige Tochter anfing
sich ueber einen Vater zu wundern, der seit Stunden
Streichhoelzer in der Badewanne beobachtet welche sich so
langsam bewegten, dass sie es nicht sehen konnte begann ich
mir andere Versuche auszudenken. Alles was mir einfaellt ist
sehr aufwendig und ich habe nur ein kleines Kellerlabor ohne
viel Geraetschaften.
Hat jemand eine Idee wie ich auf einfache Art einen Versuch
durchfuehren kann, der die Gravitation fuer mich „sichtbar“
macht? (So wie die Eisenspaene das Magnetfeld „sichtbar“
macht)
Außer der Gravitationswaage ist mir kein Versuch bekannt, mit dem man die Gravitationskraft zwischen zwei kleinen Massen im Schwerefeld der Erde nachweisen kann.
Ich würde auch sagen, daß es sich um ein Effekt der Oberflächenspannung handelt. Durch die molekularen Anziehungskräfte wird das Wasser um einen benetzten Körper herum etwas nach oben gezogen. ein schwimmender Körper schleppt also immer einen kleinen Wasserberg mit sich herum. Dieser Wasserberg vergrößert die Oberfläche. Die Oberflächenspannung versucht aber, die Oberfläche möglichst gering zu halten, deshalb sind Wassertropfen ja fast Kugelförmig. Wenn jetzt 2 Körper in die Nähe kommen, überlagern sich ihre Wasserberge. Dadurch verkleinert sich die Gesamtoberfläche beider Berge umso mehr, je näher sie sich kommen. Wenn sie sich schließlich berühren, gibt es nur noch einen Wasserberg, der im Fall zweier Steichhölzer kaum größer ist als die beiden einzelnen vorher. Wenn das Näherkommen der Körper eine geringere Gesamtoberfläche bewirkt, also energetisch günstiger ist, gibt es eine resultierende Kraft, die die Körper aufeinander zutreibt.
Jörg