Radialkraft und Zentrifugalkraft

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,

ich habe eine Aufgabe in der ich die Zugkraft eines Stabes berechnen muss, an dem eine Masse hänt, welche horizontal geschleudert wird.

Wenn die Masse oben ist wirkt die Fg (Gravitation) und Fr (radial) nach unten. Also F = Fr + Fg

Ist die Masse oben, dann F = Fr-Fg. So weit, so gut.

Kann ich jetzt auch mit der Zentrifugalkraft rechnen? Eigentlich doch nicht, da kommt ja was ganz anderes raus, bzw. Die gleichen Kräfte nur entgegengesetzt.

Kann mir jemand erklären was es damit aufsich hat? Beide Kräfte sind ja gleich groß…

Viele Grüße

#2

Ist die Masse oben, dann F = Fr-Fg. So weit, so gut.

Äh ich meine - unten - ist.

#3

Hallo!

Es gehen beide Betrachtungsweisen, jedoch steckt ein anderer Gedanke dahinter:

ruhender Beobachter: Die Masse wird auf eine Kreisbahn gezwungen. Dafür ist eine Zentripetalkraft FZ erforderlich. Ursache dafür sind die Gewichtskraft FG und die Haltekraft F.

FZ = FG + F ⇒ F = FZ - FG.

mitbewegter Beobachter: Die Masse befindet sich in diesem Bezugssystem in Ruhe, folglich muss ein Kräftegleichgewicht herrschen. Die angreifenden Kräfte sind die Gewichtskraft FG, die Haltekraft F und die Zentrifugalkraft FZ*:

FG + F + FZ* = 0 ⇒ F = -FZ* - FG

Bis auf das Vorzeichen von FZ bzw. FZ* erhält man also in beiden Fällen die gleiche Lösung. Das unterschiedliche Vorzeichen verwundert aber auch nicht, da FZ und FZ* ja genau entgegen gerichtet sind.

(In beiden Fällen ist die Masse oben).

Michael

#4

Hallo

und danke für deien Antwort. Ich bin etwas verunsichert, wenn die Masse oben sit, zeigen doch Zentripetalkraft und Gewichtskraft beide nach unten!?! Wieso ziehst du sie von einander ab?

FZ = FG + F ⇒ F = FZ - FG.

Und was meist du mit:

mitbewegter Beobachter: Die Masse befindet sich in diesem
Bezugssystem in Ruhe,

? In ruhe mir gegenüber, weil ich z.b. auf ihr sitzen könnte?

Viele Grüße

#5

Hallo!

und danke für deien Antwort. Ich bin etwas verunsichert, wenn
die Masse oben sit, zeigen doch Zentripetalkraft und
Gewichtskraft beide nach unten!?! Wieso ziehst du sie von
einander ab?

FZ = FG + F ⇒ F = FZ - FG.

Die erste Gleichung bedeutet, dass FG und F gemeinsam die Ursache von FZ sind. Die zweite Gleichung entsteht einfach durch Gleichungsumstellung.

Man kann die zweite Gleichung aber auch so lesen: Die nötige Zentripetalkraft ist etwas größer als die Gewichtskraft allein, also muss die Haltekraft die Differenz zwischen beiden aufbringen.

Der häufigste Fehler, der in diesem Zusammenhang gemacht wird: Die Zentripetalkraft ist keine zusätzliche Kraft, sondern sie ist die Resultierende aller angreifenden Kräfte. Bei Aufgaben zur Zentripetalkraft muss man sich also immer fragen: Was sind die Ursachen dieser Kraft?

Und was meist du mit:

mitbewegter Beobachter: Die Masse befindet sich in diesem
Bezugssystem in Ruhe,

? In ruhe mir gegenüber, weil ich z.b. auf ihr sitzen könnte?

Genau.

In diesem Bezugssystem ist die Zentri fugal kraft tatsächlich eine zusätzliche Kraft, die mich scheinbar nach außen drückt. Aber sie ist nur eine Scheinkraft, da ich "in Wirklichkeit2 nur meine eigene Trägheit spüre.

Michael