Hallo zusammen,
kann mir jemand eine Erklaerung zu dem Effkt geben, dass Material bei Rotation einer schiefen Ebene (Bsp. Trichter) nach oben zu „klettern“ beginnt?
Wie genau wirken die Zentrifugalkraefte, dass dieser Effekt zustande kommt?
LG
Sebastian
Moin, Sebastian,
das Material will erstmal nicht nach oben, sondern nach außen. Wenn eine schiefe Ebene aus dem Außen dann ein Oben macht - um so besser.
Leichter zu überblicken ist vielleicht die Schüssel, in der eine Kugel durch exzentrische Bewegung der Schüssel ins Rollen gebracht wird. Sie läuft die Wand hinauf, weil sie nicht anders kann: Zentrifugalkraft und Schwerkraft stehen senkrecht aufeinander, die Kugel läuft solange nach oben, bis die Kräfte ausgeglichen sind.
Gruß Ralf
Hi,
welche Kraefte bewirken denn das steigen, bzw. wie sind diese angeordnet? Ich braeuchte eine physikalische Erklaerung.
Ich habe doch eine resultierende Kraft aus Zentrifugalkraft und Gewichtskrft, oder nicht?
Wenn ich keinen Trichter (also keine schiefe ebene )sondern eine 90 Grad Wand habe, welche Kraft muss dann der Zentrifugalkraft entgegenwirken um ein ansteigen (hochklettern) des Materials/Fluessigeit zu bewirken?
Das Probem ist doch, dass eine Kraft senkrecht auf der anderen steht!
Gruss
Sebastian
Moin, Sebastian,
Wenn ich keinen Trichter (also keine schiefe ebene )sondern
eine 90 Grad Wand habe, welche Kraft muss dann der
Zentrifugalkraft entgegenwirken um ein ansteigen
(hochklettern) des Materials/Fluessigeit zu bewirken?
eine (in Worten: 1) Kugel wird niemals nach oben steigen. Eine Flüssigkeit - oder ein Pulver, Sand, Mehl - deshalb, weil die Teilchen, die nach außen drängen, andere Teilchen wegdrücken. Diese wiederum haben nur eine Richtung, in die sie ausweichen können: nach oben.
Das Probem ist doch, dass eine Kraft senkrecht auf der anderen
steht!
Damit kommen wir bei senkrechten Wänden nicht weiter, dieser Ansatz eignet sich nur, wenn Schrägen im Spiel sind.
Stell Dir vor, der Boden des Zylinders wäre mit genau einer Schicht Kugeln bedeckt, dann würde bei idealen Bedingungen nichts passieren. Erst durch Ungenauigkeiten - schlechter Rundlauf des Zylinders, Kugeln nicht genau rund - gelingt es einigen Kugeln, andere hochzudrücken.
Gruß Ralf
Hallo, Sebastian
durch die Zentrifugalkraft wird das Mediun (z. B. Wasser) nach außen an die Wandung gedrückt.
Der ehemals in Ruhe befindliche Flüssigkeitsspiegel (waagerecht) wird hierdurch in der Mitte der Zentrifuge sinken, da das Wasser nach außen strebt. Da das Volumen aber gleich bleibt, (Wasser ist nicht komprimierbar), muß an der Außenwandung die Flüssigkeit höher steigen, da der Fülstand in der Mitte gesunken ist.
Das gleichbleibende Volumen ist die Erklärung für diesen Effekt.
Gruß:
Manni
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Hi Manni,
ich glaube, ich habe mich einfach falsch ausgedrueckt:
Was ich eigentlich meinte war der Effekt, dass Wasser an einem Zylinder mit geneigter Wand - D1
Hallo Sebastian,
ich versuchs mal so zu beschreiben. Eine Kugel befindet sich in einem Trichter, eine Weitere in einer halbkuglförmigen Schüssel. Beide drehen sich mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit. Die Kugeln bewegen sich ebenfalls mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit in den Gefässen, zunächst nur leicht exzentrisch. Die Zentripetalkraft steht dabei senkrecht auf der Rotationsachse (nach links), die Gewichtskraft zeigt senkrecht (also parallel zur Drehachse) nach unten.
Diese beiden Kräfte ergeben zusammen eine Aktionskraft. Als Reaktion antwortet die Wand eines Gefässes mit einer entsprechenden Reaktionskraft. Diese ist die Normalkraft, sie steht senkrecht auf der Wand.
Wenn man die Fliehkraft von einem beliebigen (Start-)Punkt der Wand einzeichnet , dann davon ausgehend die Gewichtskraft erhält man die Aktionskraft. Vom Startpunkt uas zeichnet man dann noch die Richtung der Normalkraft ein. Wenn sie die Wirkungslinie der Gewichtskraft schneidet hat man ihren Betrag.
Das offene Kraftdreieck aus Aktions- und Normalkraft muss dabei geschlossen sein. Diesen Schluss bildet die resultierende Kraft. Zeigt der Pfeil der resultierenden Kraft nach oben (Aktionskraft kleiner als Normalkraft) , bewegt sich die Kugel auch nach oben, zeigt sie nach unten, rollt sie wieder herrab. Ist die resultierende Kraft 0 (Aktionskraft und Normalkraft sind gleich gross) ist die Kugel „in Ruhe“ zum bewegten System Gefäss, wandert also nicht auf oder ab.
Um nun noch auf deine ursprüngliche Frage einzugehen: WENN in einem rotierenden Kegel sich etwas nach oben bewegt MUSS es (bei konstanter Winkelgeschwindigkeit) über den Rand hinaus wandern. Das hängt damit zusammen, dass die Zentripetalkraft mit zunehmendem Radius wächst (F=m*Omega^2*r). Desmzufolge wächst auch die resultierende Kraft.
Anders ist es bei einer halbkugelförmigen Schüssel. Hier kann die Kugel nie über den Rand treten, egal bei welcher Winkelgeschwindigkeit(Flüssigkeiten und Schüttgüter sind was anderes, weil da nachfolgende „Kugeln“ die oberen herrausstoßen).
ich hoffe ich konnte dir helfen,
Gruss Mactow
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Ergänzung
Wenns nicht hilft mal im Board Mathematik/Physik die Frage formulieren.
Hallo, Sebastian,
auch bei einem Zylinder mit geneigter Wand(also sich nach oben hin öffnend) ist die Erklärung einfach:
Stelle Die ein Wasserteichen(Tropfen) vor. Dieses Teilchen wird durch die Zentrifugalkraft (diese wirkt nur horizontal)gegen die schräge Zylinderwand gedrückt. Die Horizontalgraft zerlegt sich nun in eine senkrecht zur geneigten Zylinderwand wirkende Kraft und in eine Komponente, die der Neigung der Zylinderwand entspricht. Der Begriff der Zylinderwand ist eigentlich nicht richtig gewählt. Es handelt sich um eine kegelförmige Wand, die einen bestimmten Winkel aufweist. Jedenfalls wirkt auf das Wasserteilchen diese schräg nach oben gerichtete Kraft (parallel zur Wand). Das Wasserteilchen muß sich durch diese Kraft nach oben hin bewegen. Dabei wird der Radius größer und somit die Fliehkraft. (F= m*r*w²). Die schräge Kraft nach oben hin wird durch den immer größer werdenden Radius auch immer größer, so daß das Wasserteilchen letzlich über den oberen Rand hinausgetrieben wird.
Gruss.
Manni
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