Ashert001 schrieb:Theoretisch hebt die Gegenkraft die man für die Fliehkraft aufbringen muss, diese auch immer auf, aber wenn der eigentliche Schwerpunkt um den man sich selber dreht außerhalb des Schwerpunktes des ganzes Fahrzeuges befindet muss es doch einen Ausgleich in Form eine gerichteten Bewegung geben?
Ja, aber nur für ein kurzen Moment, bevor es wieder in die andere Richtung geht.
Kurze Erklärung an einem Kreisel:
Der Grund warum ein Kreisel nicht umkippt wenn er sich dreht ist, das die rotierende Masse, die in der Scheibe des Kreisels gut verteilt ist, einen Zwang auf die Rotationsachse ausübt. Warum ist das so?
Gedankenexperiment 1:
Stellen wir uns einen komplett leeren Raum vor, ohne jeglichen Einfluss von Gravitation, Magnetfelder, oder anderen Sachen. Zusätzlich ein Testobjekt in Form einer Eisenkugel. Die ja ohne äußere Einwirkungen nichts macht, außer da zu sein. Jetzt wollen wir diese Kugel auf eine Geschwindigkeit beschleunigen, wir geben ihr ein Impuls. Wofür man allerdings Energie aufwenden muss, da die Kugel, sprich die Masse, sich gegen jegliche Veränderung ihres Impuls wehrt. Auch eine Verzögerung (abbremsen), was ja nichts weiter ist, als eine Impulszunahme in die entgegengesetzte Richtung, der eigentlichen Bewegung. Dies nennt man Trägemasse und sie verhält sich proportional zur Eigenmasse. Was auch als Scheinkraft bezeichnet wird.
Gedankenexperiment 2:
Jetzt stellen wir uns diese Scheinkraft in einem rotierendem System vor. Wir haben die Eisenkugel an einer Leine gebunden und das andere Ende an einem Fixpunkt befestigt. Wieder mal geben wir unserer Kugel einen Impuls. Da die jetzt an einer Leine hängt, wird sie in einer Rotation gezwungen. Ein Impuls trägt nicht nur die Energie mit sich, sondern auch ein Richtung. Trägemasse verlangt für jede Richtung ein neuen Impuls, also ein zusätzlichen Energieaufwand. Unsere Kugel ändert zu jeder Zeit die Richtung und die Trägemasse sorgt dafür, das sie ihre Rotation, also ihren Drehimpuls beibehält. Die Leine kompensiert die von der Trägenmasse erzeugte Gegenkraft, die die Kugel dazu gezwungen hätte, sich nur in einer Richtung zu bewegen. Achtung, und jetzt kommt ein relativistischer Effekt. Aus unserem vorigen Experiment wissen wir, das sich die Trägemasse proportional zur Masse verhält. Einstein geht sogar soweit und behauptet, Trägemasse ist gleich Masse und umgekehrt. Da die Trägemasse mit zunehmender Geschwindigkeit steigt, steigt auch die Masse selbst. Unsere Kugel hängt also an einem, durch die Trägemasse erzeugtem, Gewicht, was sich proportional zum Drehimpuls verhält, hier spricht man auch von Rotationskraft (mehr Rotationsgeschwindigkeit = mehr Trägemasse = mehr Rotationskraft = mehr Gewicht). Ein Gewicht bringt auch immer eine Fallrichtung mit sich, zu dem es tendiert und an dessen Richtung wir uns an der Leine orientieren können, vom Mittelpunkt ausgehend und zu jeder Zeit. Jetzt passen wir unseren Beobachtungspunkt so an, das die Fallrichtung (Leine), wie gewohnt, immer nach unten zeigt. Nicht vergessen, dass das System immer noch rotiert. Dieses Bild ist uns nun vertraut. Eine Kugel, die an einer Leine nach unten hängt, ist wahrlich nichts fremdes. Und in der tat besteht rein physikalisch kaum ein Unterschied, zwischen unserem System und einer, mit der Leine an die Decke gebundene, Kugel. Man muss eine Kraft aufwenden, um sie aus der Fallrichtung zu bringen, da die Gravitation sie nach unten zieht. Was in unserem System die Rotationskraft erledigt.
Nun werden wir die Masse unserer Kugel gleichmäßig in einer Scheibe verteilen, deren geometrischer Mittelpunkt auf dem Fixpunkt liegt. Das hat zu Folge, das der Fixpunkt frei von jeglicher Zugkraft ist und erleichtert ihm von seinem Status als fester Punkt, da die Fallrichtung sich ebenfalls auf einer Ebene (Fluchtebene) verteilt hat. Die Währ, die sich proportional zur Rotationsgeschwindigkeit verhält, gegen eine Winkelveränderung der Rotationsachse bleibt dennoch. So erklärt sich auch der Kreisel, der erst dann umkippt, wenn seine Rotationsgeschwindigkeit einen gewissen Wert unterschreitet.
OK, das war jetzt doch nicht so kurz, aber ich denke, man hat verstanden warum ein Kreisel nicht umkippt, solange er sich dreht.
Diese Art von Winkelerhaltung wird noch für ganz andere Dinge verwendet. Gyroskope profitieren von diesem Effekt, b.z.w. ist deren Grundlage. Sie hallten in Flugzeugen immer ein bestimmten Winkel fest (künstlicher Horizont). Kreiselkompasse, die über die Corioliskraft die genaue Richtung zur Rotationsachse der Erde (Nord-, oder Südpol) zeigen. Satelliten die durch große Gyroskope sich im All drehen können. Sogar die ISS dreht sich mithilfe von mehreren großen Gyroskopen. Erstaunlich sind aber die feinen Gyroskope in Forschungssatelliten, die noch so geringe Gravitationsfelder messen können. Man kann mit denen nicht nur die Masse eines Planeten genau bestimmen, sonder auch seine Massenverteilung.
Es ist möglich, mit rotierenden Systemen, einen Winkel zu halten, aber einen reinen Impuls zur Fortbewegung wird man nicht ohne Massenverlust erzeugen können. Da hilft auch kein Quecksilber, oder sonstige kuriose Ideen. Auch nicht, wie oben im Zitat erwähnt, mit einer Unwucht (Geometrischermittelpunkt weicht vom Massenausgleichsmittelpunkt, oder Zentrifugalermittelpunkt ab), was nur ein eiern zufolge hätte.
