Unelastische Schnur: Zug-Geschwindigkeit?

Wissenschaft Physik
1

Hallo.

Wie ist es eigentlich mit den folgenden Theoretischen Überlegungen:

Man Spannt eine nicht elastische Schnur von einem zum anderen Ort.
Wie schnell überträgt sich nun die Information des Zugs, wenn man an einem Ende zieht? Sofort würde bedeuten „schneller“ als das Licht.
Das ist auch der schwierige Punkt.

Ohne „Durchhängen“ und dehnen:
Da sich Wasser nicht komprimieren läßt, könnte es beim folgenden Aufbau
auch nicht gedehnt werden. Wenn man ein langes dünnes Rohr mit Wasser füllt, und auf einer Seite Wasserdruck erzeugt, wie ist es dann mit dem Wasseraustritt auf der anderen Seite. Um so länger bzw. dicker die Strecke, um so höher der nötige Druck würde ich sagen. Ich setze eine Waagerechte (ohne die Erdkümmung) Strecke vorraus.
Wenn man an der Druckerzeugenden Seite einen Empfänger, und am Auslass einen Sender der auf den Druck hin ein Signal sendet (Lichtgeschwindigkeit), könnte man die genaue Geschwindigkeit berechnen. Sobald der Druck erzeugt wird läuft eine Atomuhr, und wenn das Signal eintrifft, wird die Zeit gestoppt. Alles was über der Laufzeit des sich mit Lichgeschwindigkeit fortbewegenden Signals liegt, wäre die Übertragungsgeschwindigkeit. Bei den ca. 300000 KM pro Sekunde wäre das für eine Strecke von z.B. 500 Metern eine 600000stel Sekunde (0,000001666[Periode]). Lichtgeschwindigkeit würde also beim doppelten liegen, da ja zweimal ein Signal (1. Wasser, 2.EM) übertragen wird. Dies ohne zu behaupten, dass das Wasser die Druckinformation wirklich mit Lichtgeschwindigkeit übertragn könnte.
Alles unter der 300000stel Sekunde wäre logisch gesehen „Überlichtschnell“. Was auch nur eine logische Aussage, ohne Behauptung sein soll :wink:.

Welche Faktoren verhindern eine Übertragung mit dieser Geschwindigkeit, wenn man die Strecke kurz hält, und einen hohen Druck nimmt?
Welche 100%ig sichere Lösung gibt es für diese Überlegungen?

Die zweite Überlegung ist theoretischer:

Wenn ich eine Scheibe Drehe, hat der Rand eine höhere Geschwindigkeit als das innere. Schalgeschwindigkeit sollte so nicht mal so schwer zu ereichen sein (keine Größe/Geschwindigkeit ausgerechnet). Was z.B. bei der Peitsche mt ihrem Überschallknall auch nicht schwer ist.
Wie ist es in diesem Fall mit der Grenze der Lichtgeschwindigkeit auf die man sich ja theoretisch zubewegt?

Hier stehen ja der Durchmesser der Scheibe und die Motorgeschwindigkeit zueinander. Bzw. die Kraft/Energie die man bei einer großen Scheibe für den Antrieb aufwenden muss.
Eine Größere Scheibe wäre ja auch mehr Masse (wie auch bei der Wassermenge oben).

Grüße,
Tobias Claren

2

Hallo.

Wie ist es eigentlich mit den folgenden Theoretischen
Überlegungen:

Man Spannt eine nicht elastische Schnur von einem zum anderen
Ort.
Wie schnell überträgt sich nun die Information des Zugs, wenn
man an einem Ende zieht? Sofort würde bedeuten „schneller“ als
das Licht.
Das ist auch der schwierige Punkt.

das ist Theorie. Es gibt keine ideal unelastischen Schnüre.

Ohne „Durchhängen“ und dehnen:
Da sich Wasser nicht komprimieren läßt

Wasser lässt sich durchaus komprimieren. Alle feste / flüssige Materie ist eine Ansammlung von Atomen / Molekülen zwischen denen versch. Kräfte wirken, die sich nur mit c ausbreiten. Eine Annäherung des einen Atoms an das andere wird also nur mit c weitergegeben. Durch die Trägheit etc. wird das auf noch geringere Zeiten reduziert.

Wenn ich eine Scheibe Drehe, hat der Rand eine höhere
Geschwindigkeit als das innere. Schalgeschwindigkeit sollte so
nicht mal so schwer zu ereichen sein (keine
Größe/Geschwindigkeit ausgerechnet). Was z.B. bei der Peitsche
mt ihrem Überschallknall auch nicht schwer ist.
Wie ist es in diesem Fall mit der Grenze der
Lichtgeschwindigkeit auf die man sich ja theoretisch zubewegt?

Hier stehen ja der Durchmesser der Scheibe und die
Motorgeschwindigkeit zueinander. Bzw. die Kraft/Energie die
man bei einer großen Scheibe für den Antrieb aufwenden muss.
Eine Größere Scheibe wäre ja auch mehr Masse (wie auch bei der
Wassermenge oben).

Da mit der Geschwindigkeit die relativistische Masse zunimmt, wird der Rand der Scheibe immer schwerer und braucht immer mehr Kraft zur Beschleunigung. Ausserdem werden die Kräfte in der Scheibe immer Größer, so dass sie schlicht zerfetzt.

Gruss, Niels

3

Salve!

Wie ist es eigentlich mit den folgenden Theoretischen
Überlegungen:

Man Spannt eine nicht elastische Schnur von einem zum anderen
Ort.
Wie schnell überträgt sich nun die Information des Zugs, wenn
man an einem Ende zieht? Sofort würde bedeuten „schneller“ als
das Licht.
Das ist auch der schwierige Punkt.

Der Punkt ist die Annahme, daß die Schnur nicht elastisch ist. Das gibt es nicht. Ohne Elastizität gibt es keine Schall- oder Druckwellen - und nichts anderes ist es, was Du anregen möchtest und in jedem Fall tust, wenn Du irgendwo an einem Körper ziehst.

vs = sqrt(μ/ρ)
vp = sqrt((4/3μ + k)/ρ)

wobei μ das Schermodul, k das Elastizitätsmodul und ρ die Dichte des Mediums ist.

Gruß,
Ingo