Hallo Methapher
- die Masse-Energie, in die der Generator die
Rotationsenergie verwandelt, rührt ja von ebendieser her und
muß daher von ihr subtrahiert werden (auch angenommen die
Verwandlung wäre verlustlos möglich, was aber an deiner
Überlegung ja nichts grundsätzliches ändern würde). Es geht
also oben Drehmoment verloren, und das muß von unten
nachgeliefert werden.
Um Fehler durch irgendwelche dynamisch bedingten Energieverluste auszuschließen, lasse ich die Welle sehr langsam mit konstanter Winkelgeschwindigkeit laufen und ich fange z.B. erst bei der 100.000-sten Umdrehung an zu messen. Ich habe dann einen quasistationären bzw. quasistatischen Zustand. D.h. es hat sich ein Gleichgewicht eingestellt zwischen dem konstanten Drehmoment M und dem Rückstellmoment der elastischen und geringfügig und konstant verdrillten Welle.
In diesem Zustand habe ich keine Verluste mehr durch Massenbeschleunigung oder Verformung. Mit jeder weiteren Umdrehung führe ich der Welle die Energie W = 2 * Pi * M zu. Da sich die Welle jetzt weder verformt noch ihren Bewegungszustand ändert, kann die Energie ohne weitere Verluste auf die Turmspitze übertragen werden
Bei einer einmalig erzeugten Masse wäre die Überlegung eh
hinfällig. Dann käme die Energie, die du unten reinsteckst,
einfach in Form einer fallenden Masse unten wieder zurück -
und Ende. Dies wäre aber ebenfalls nicht verlustlos, denn:
-
Selbst wenn eine gewisse Torsion der
Welle bei einzelnen Umdrehungen möglich ist, langfristig
führen n Umdrehungen unten immer zu n Umdrehungen an der
Turmspitze.
Bei einem endlich elastischen Material ist genau das
eben nicht der Fall, die Welle würde sich immer weiter
verdrillen (gerade, wenn sie nicht bricht).
Das kann eigentlich nicht sein. Die Welle ist, nur dann macht das Ganze Sinn, so dimensioniert, daß sie durch das aufgebrachte Drehmoment M keinen Schaden nimmt. Einer Verdrillung widersetzt sie sich durch ein entsprechendes Rückstellmoment. Das maximal mögliche Moment ist aber M = F * l. Wie gesagt, es wird sich ein Kräftegleichgewicht einstellen. Vielleicht nicht nach der 1. oder 10. Umdrehung, sicher aber nach der 100.000-sten
Verdrillung
bedeutet aber Energieverlust: die Welle erwärmt sich. Würde
sie nämlich mit der Verdrillung aufhören, hättest du in dem
Augenblick einen absolut elastischen Körper, was mit
absolut inkompressibel (= undeformierbar) identisch wäre. Und
von solchem Material geht deine Überlegung eh aus (auch ohne
Verdrillung). Denn nur dann wäre verlustloser Energietransport
von unten nach oben möglich.
Nein, die Welle steht zwar unter einer konstanten Spannung, aber auch eine real elastische Welle würde in diesem Zustand die Energie verlustlos transportieren. Nur weil sie sich bei statischer Belastung nicht weiter verformt, ist sie doch nicht undeformierbar.
Aber diese Annahme ist identisch
mit der Annahme von Fernwirkung - und Fernwirkungen
gibt es nicht.
Es ist also eine Material-Idealisierung in deiner Überlegung,
Nein, das Experiment ließe sich genausogut mit einer Welle aus echtem Stahl durchführen. Selbst wenn es in den ersten Umdrehungen gewisse materialbedingte Verluste gibt, kann ich doch danach beliebig viele Umdrehungen messen, bis die Anfangsverluste vernachlässigbar gering werden.
die die Idee der Fernwirkung beinhaltet. Dasselbe Argument
hatten wir schonmal bei einer Idee, die Uwe Rill postete.
Siehe hier (und meine Antwort darauf):
http://www.wer-weiss-was.de/cgi-bin/forum/showarchiv…
Ich habe das auch gelesen, aber ich denke, das hat mit der Problematik meiner Frage nichts zu tun. Da ging es doch um höchst dynamische Eigenschaften eines Stabes und um Impulsübertragung mit Überlichtgeschwindigkeit.
Die eigentliche Problematik des Experimentes besteht doch darin, daß Energie/Masse entgegen dem Gravitationsfeld transportiert wird, ohne daß sich etwas real in diese Richtung bewegt. Wie bei jeder anderen Energieform muß auch in diesem Fall die oben ankommende Energie geringer sein als die unten aufgebrachte. An der Anzahl der Umdrehungen läßt sich rein geometrisch nichts deuteln, denn dann würde mir die Welle um die Ohren fliegen. Das kann sie aber nicht, weil kein unzulässig hohes Drehmoment entstehen kann. Also bleibt nur noch das Moment, das oben wohl geringer gemessen werden würde als unten. Da die Sache aber auch beliebig langsam ablaufen kann, folgt daraus, daß sogar ein statisches Drehmoment auf der Turmspitze geringer gemessen würde als unten. Naja, dann kommen erst die interessanteren Fragen …
Mich interessiert natürlich erstmal, ob und warum auf der Turmspitze ein anderes Moment gemessen werden kann als unten, obwohl keine äußeren Drehmomente auf die Versuchsanordnung einwirken.
Jörg