Ein Rätsel - welches mir vor kurzem gestellt wurde - lässt mich derzeit immer noch grübeln:
Ich habe zwei Eimer Wasser und muss diese über eine Schlucht bringen. Die Brücke über diese Schlucht trägt lediglich 100 Kilogramm. Ich wiege 80 Kilogramm, jeder Eimer nochmals 11 Kilogramm - zusammen also 102 Kilogramm. Wie komme ich über die Brücke (ohne vorher abzunehmen… ?
Die Lösung soll heißen, dass ich während ich über die Brücke gehe, ich mich um die eigene Achse drehe, die Eimer also wie zwei Gondeln am Kettenkarussell schleudere. Dadurch würde mein Gesamtgewicht „leichter“. Es müsste demnach ja dann auch das Kettenkarussell „leichter“ werden.
Jetzt habe ich noch den guten alten Energieerhaltungssatz aus dem Physikunterricht im Hinterkopf. Irgendwo muss doch die Energie beim herumschleudern der Eimer hin. Vermutlich nach aussen. Werde ich dadurch aber wirklich „leichter“?
Wenn Du wirklich „leichter“ würdest, dann müsstest Du Dich nur schnell genug drehen, würdest dadurch immer „leichter“ und würdest irgendwann schweben.
Klingt irgendwie nicht realistisch. Das Gewicht eines Kreisels müsste also bei steigender Geschwindigkeit gegen Null gehen.
Die Lösung soll heißen, dass ich während ich über die Brücke
gehe, ich mich um die eigene Achse drehe, die Eimer also wie
zwei Gondeln am Kettenkarussell schleudere. Dadurch würde mein
Gesamtgewicht „leichter“. Es müsste demnach ja dann auch das
Kettenkarussell „leichter“ werden.
Damit der Eimer leichter wird muss eine Kraftkomponente
entgegen der Schwerkraft wirken.
Wenn Du die Eimer horizontal um Dich schleuderst, erzeugst
du nur eine Zentrifugal/Pedalkraft in horizontaler Richtung
und da erzwugst Du keine Komponente in vertikaler Richtung.
Versuch doch mal die Eimer um die horizontale Achse zu schleudern,
wie der Versuch mit der Milchkenne, schnell genug geschleudert,
lauft die Milch auch nicht aus, wenn der Eimer auf dem „Kopf“
steht und die Milch ist praktisch ohne „Gewicht“.
Du erzeugst damit eine Komponente in vertikaler Richtung
und wenn Du Dich auf eine Waage stellen würdest, wärest
Du, solange die Eimer im oberern Halbkreis sind leichter,
im unteren Halbkreis schwerer.
jetzt nur noch schnell rennen, so dass sich die Eimer im
oberern Halbkreis befinden während zu über die Brücke läufst.
Verblüffend einfache Antwort
…auf das ursprüngliche Problem.
1 Eimer stehen lassen, 1 Eimer über die Brücke tragen, zurücklaufen, 2. Eimer holen. Es steht in der Frage ja nicht, dass Di beide gleichzeitig rüber tragen musst.
Also,
wenn du die Eimer horizontal um dich herumdrehst, wirkt nicht mehr die volle gewichtskraft. Dies liegt daran, dass ein Teil des Gewichts über die Fliehkraft „kompensiert“ wird, soll heißen, du selbst hälst das Gewicht. Genaugesagt ist das wirkende Gewicht der Eimer dann
cos*(gewicht der Eimer)
das bedeutet, dass die eimer mit keinem gewicht mehr auf den Boden wirken, wenn du es schaffst, dass sie genau waagerecht um dich herumschleudern. Das ist allerdings verdammt schwierig… eine gewichtsreduzierung ist allerdings möglich.
Was ich damit sagen wollte, ist dass das Gewicht der Eimer nicht verschwindet, sondern in eine andere Richtung wirkt.
zwar haben es viele erklärt, aber es ist auch viel schwer verständliches dabei, daher:
Definitiv kann Dein Gewicht nicht reduziert werden!!! (Relativistische Effekte und die Erddrehung etc. ausgenommen)
Zwar nimmt bei Schneller Drehung die Zentrifugalkraft (die nach aussen wirkt) zu, und relativ dazu die Gewichtskraft ab, aber trotzdem bleibt diese immer gleich groß.
Und natürlich ist die erste Antwort richtig, dass dieser Effekt, falls vorhanden, schon tausendfach eingesetzt wäre.
Definitiv JA/IN
Also ich bin der Meinung das dass Gewicht zwar nicht leichter wird (es bleibt nach wie vor 102 kg) aber durch das drehen werden die Kräfte anders verteilt. Nicht mehr nach unten sondern zum Teil zur Seite und somit wirken auf die Brücke keine 102 kg mehr sondern (keine Ahnung) nur noch 99 kg oder sowas.
Wenn Du die Eimer horizontal um Dich schleuderst, erzeugst
du nur eine Zentrifugal/Pedalkraft in horizontaler Richtung
und da erzwugst Du keine Komponente in vertikaler Richtung.
Hallo Namenloser,
wenn ich hiermit darauf hinweise, daß es korrekt „Zentripe t alkraft“ [zu lat. centrum „Mittelpunkt“ und petere „nach etwas streben“] heißt, so tue ich dies weniger um zu besser wissen, als vielmehr um etwaiges Googlen zu erleichtern.
Nur der Vollständigkeit halber und zur allgemeinen Erheiterung sei noch angemerkt, daß für das im Wortstamm vermutete „Pedal“ [Hebel, der mit dem Fuß betätigt wird, zu lat. pedalis „zum Fuß gehörend“] mit dem hier diskutierten Phänomen kein Zusammenhang herstellbar ist.
Die Masse nimmt nicht ab! du wiegst immernoch ~1020 Newton, aber dein Gewicht, also das was auf den Boden/die Brücke wirkt wird kleiner, weil es durch die Drehbewegung umgeleitet wird auf deine Arme. Du hälst dann das Gewicht der Eimer (zum Teil zunmindest). Wie schon geschrieben, wirkt als Gewicht auf den Boden nur noch der Cosinus-Anteil des Gewichtsvektors, das soll heissen, dass das volle gewicht auf den Boden wirkt, wenn du die Arme mit eimer grade nach unten hängen lässt (0°–> cos 0 =1) und gar kein gewicht auf den Boden wirkt, wenn du die arme horizontal drehst (90° --> cos 90° = 0). Es reicht nicht, dass du die arme einfach nur horizontal hältst, denn du musst die Masse der Eimer nach aussen schleudern.
Zur Frage, warum dieses Verfahren noch nicht eingesetzt wird:
Es wäre schlicht ziemlich unpraktikabel. Die Fliehkräfte, die hierbei auftreten sind um ein vielfaches größer als die eigentliche Gewichtskraft. Dies fällt bei kleinen Gewichten nicht sonderlich auf, aber je größer die rotierende Masse, desto aufwändiger das Verfahren, da man ja auch entsprechende Halterungen benötigt, die das gewicht halten können usw.
Interessant wäre es aber nur bei großen Massen, aber genau da ist es besonders unpraktikabel.
Du kannst ja mal probieren, irgendeinen schön schweren gegenstand zum horizontalen drehen zu bringen. Je höher er sich dreht, also je näher er der horizontalen kommt, desto schneller musst du dich drehen. es ist fast unmöglich, mit vertretbaren Aufwand, schwere Gegenstände in der Horizontalen drehen zu lassen.
Zusatz: Gewicht / Masse
Hallo,
bei der Diskussion fehlt mir ein wenig die Abgrenzung zwischen Gewicht und Masse.
Die Masse (kg) der Eimer bleibt in jedem Fall gleich, auch auf dem Mond und sonst wo. Es stellt sich hier nur die Frage, ob die Gewichtskraft (Newton) so auf die Brücke wirkt, dass diese einstürzt.
Gruß,
Aragorn
Die Gewichtskraft wirkt aber immer nach unten, ändert sich bei Rotation auch nicht, ist damit die Komponente, auf die es ankommt.
-> Wenn du mit den zwei Eimern über die Brücke gehst, dann kannste dich drehen wie de willst, sie kracht immer zusammen.
Die Masse nimmt nicht ab! du wiegst immernoch ~1020 Newton,
Newton sind eine Kraft und keine Masse!
aber dein Gewicht, also das was auf den Boden/die Brücke wirkt
wird kleiner, weil es durch die Drehbewegung umgeleitet wird
auf deine Arme.
Nein. Das ist schlichtweg Unsinn. Nur und nur kurzfristig kannst Du Dein Gewicht auf die Bruecke vermindern, indem Du die Eimer beispielsweise hochwirfst. In dem Moment des Loslassens wirst Du leichter. Vorher und beim Auffangen wird die Belastung auf die Bruecke sogar noch groesser.
u hälst dann das Gewicht der Eimer (zum Teil
zunmindest). Wie schon geschrieben, wirkt als Gewicht auf den
Boden nur noch der Cosinus-Anteil des Gewichtsvektors, das
soll heissen, dass das volle gewicht auf den Boden wirkt, wenn
du die Arme mit eimer grade nach unten hängen lässt (0°–>
cos 0 =1) und gar kein gewicht auf den Boden wirkt, wenn du
die arme horizontal drehst (90° --> cos 90° = 0). Es reicht
nicht, dass du die arme einfach nur horizontal hältst, denn du
musst die Masse der Eimer nach aussen schleudern.
Da ist auch nichts mit Cosinus von irgendwas.
Da kann man sich mit 10 000 u/min drehen und die Eimer fast in die waagerechte damit bringen, das Gewicht auf die Bruecke wird nicht geringer im Mittel. Ansonsten gruesst die Pisa-Studie.
nein, im Mittel wirken immer noch 102 Kilogramm. Wenn man die Eimer auf einander gegenueber liegenden gleich langen Armen dreht oder wenn die Drehachse parallel zum Gravitationsfeld liegt wirkt immer, nicht nur im Mittel, 102 Kilogramm Masse auf die Bruecke.
viele Gruesse, peter
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Wird ein Gewicht ‚leichter‘ wenn ich es drehe? /2
Erstmal vielen Dank für die vielen Hinweise und Erklärungen.
Meine Meinung tendiert auch mittlerweile dahin, dass sich am Gewicht nichts verändert. Aber Schluss mit der Theorie, wie wäre es mit ein wenig Praxis?
Ich nehme einen Kreisel und setze diesen auf eine möglichst genaue Waage. Gibt es einen Unterschied zwischen dem Gewicht des ruhenden Kreisels und dem des sich drehenden?
ich nehme eine Fahrradfelge, halte diese über meinen Kopf und spiele selber Kreisel auf einer Personenwaage
oder ich suche mir diese verdammte Brücke, schnappe mir zwei Eimer und renne los (Adieu, Du schöne Welt…
Am meisten hat mich übrigens bisher das Argument überzeugt, das wenn es hierbei zu einer Gewichtsreduktion kommen würde, es schon zigmal eingesetzt worden wäre: Flugzeuge würden anfangen zu rotieren um das Startgewicht zu reduzieren, fliegende Untertassen würde es geben, etc.
Wenn so ein rotierendes Ding schwebt (wie bei diesem Kinderspielzeug), dann immer nur wegen des Propeller-Effektes, aber nicht weil es „leichter“ wird.
*wunder* …
Was mich noch viel mehr wundert als die Tatsache, daß man so eine Frage nicht selbst beantworten kann, ist, daß dieser Thread auch noch so lang ist… das ist also ein „Experten“-Forum ?
Ich nehme einen Kreisel und setze diesen auf eine möglichst
genaue Waage. Gibt es einen Unterschied zwischen dem Gewicht
des ruhenden Kreisels und dem des sich drehenden?
Klassisch: Nein.
Relativistisch: Ja, und zwar wird der Kreisel schwerer, da ja dann auch noch die Rotationsenergie hinzukommt, die ja ebenfalls einer Masse entspricht. Das heisst, je schneller du drehst, umso schwerer wird das Ganze.
?