Scheinkräfte

Hier wird die Relativitätstheorie Einsteins kritisiert oder verteidigt

Re: Scheinkräfte

Beitragvon Harald Maurer » So 25. Mär 2012, 14:13

Bell hat geschrieben:Ist Dir bewust, dass die weit überwiegende Zahl der Lehrbücher (so übrigens auch mein uralter Dorn) die 'Trägheitskraft' exakt so definieren, wie Leifiphysik es in dem verlinkten Beispiel tut?

Das schließt natürlich nicht aus, dass die alle falsch liegen, ... könnte ja aber nachdenklich stimmen.

Darüber muss man nicht nachdenken, denn die Darstellungen der Trägheitskraft bei Leifi sind richtig!

Nach Newton I sind kräftefreie Körper entweder gleichförmig linear bewegt oder ruhend.
Nach Newton II muss eine Kraft aufgewendet werden, um einen inertialbewegten oder ruhenden Körper aus seinem Zustand zu bringen, entweder als Änderung seiner Bewegungsrichtung oder als Änderung seiner Geschwindigkeit.
Nach Newton III wirkt jede angelegte Kraft symmetrisch auf beide Körper, d.h. der kraftausübende Körper erfährt dieselbe Kraft, die er auf einen anderen Körper ausübt auch selbst in der entgegengesetzten Richtung. Wobei die ausgeübte Kraft als Aktionskraft und die Gegenkraft als Reaktionskraft bezeichnet wird.

Vorbemerkung: Um eine Glasscheibe mittels Wechselwirkung mit einem Stein zu zerschmettern, gibt es 2 Möglichkeiten. Entweder werfen wir den Stein auf die Scheibe (Fall 1) oder wir werfen die Scheibe auf den Stein (Fall 2). Im Fall 1 zerbricht die Scheibe infolge der Aktionskraft des Steins. Im Fall 2 zerbricht die Scheibe infolge der Reaktionskraft des Steins. Im Fall 1 übt der Stein die aktive Kraft aus, im Fall 2 übt die Scheibe die aktive Kraft aus.

Folgende Situation: In einem inertial bewegten PKW liegt ein Stein. Wir betrachten den PKW von außen aus einem Inertialsystem. Es liegen also vorerst 2 Inertialsysteme vor. Es gelten in beiden Inertialsystemen die Newtonschen Gesetze.

Nun bremst der PKW plötzlich ab und wir sehen, dass der Stein seine inertiale Bewegung fortsetzt und ihm die Windschutzscheibe des PKW entgegen kommt und auf ihn trifft. Da es der Stein ist, der einen Zustand nach Newton I hat, ist es die Winschutzscheibe, die nun nach Newton II eine aktive Kraft auf den Stein ausübt und seine Geschwindigkeit verändert. Die Scheibe zerbricht infolge der Gegenkraft nach Newton III - gemäß dem Fall 2 in der Vorbemerkung.

Aus dem Außensystem beschreibend haben wir einfach Newton I bis III angewendet, um den Vorgang zu erklären. Ein inertial bewegter Stein (N I) wird durch die Kraft einer Winschutzscheibe aus seinem Zustand gebracht (N II), wobei sie selbst zerbricht (N III). Nach Fall 2 war die Winschutzscheibe der kraftausübende Part der Wechselwirkung und der Stein der vormals kräftefreie. Alles kein Problem. Eine Trägheitskraft oder Scheinkraft gibt es nicht, denn wir haben ja lediglich die praktische Verwirklichung der 3 Newtonschen Gesetze gesehen! In diesen 3 Gesetzen scheint eine Trägheitskraft nirgends auf!

Sehen wir uns nun an, wie ein mitfahrender Beobachter im PKW die Situation beurteilt. Solange der PKW sich inertial bewegt, ist Newtons Welt für ihn in Ordnung. Nun bremst der PKW und das Bezugssystem des Beobachters verwandelt sich in ein beschleunigtes, also nichtinertiales BS. Der Beobachter sieht, dass sich der Stein plötzlich in Bewegung setzt, sich beschleunigt (!) zur (in diesem BS ruhenden!) Windschutzscheibe bewegt und diese zerschmettert. Der Beobachter erkennt, dass Newtons Gesetze in seinem Bezugssystem plötzlich nicht mehr gelten. Denn der Stein hat sich in Bewegung gesetzt, ohne dass eine Kraft auf ihn ausgeübt worden wäre und er bewegt sich zudem beschleunigt zur Winschutzscheibe. Hier übt er auf die Scheibe offensichtlich eine aktive Kraft aus, der sie nicht standhält und zerbricht. Für den Außenbeobachter war es die Windschutzscheibe, die eine Kraft auf den Stein ausgeübt hat (Fall 2), für den Innenbeobachter ist es offenbar der Stein, der eine Kraft auf die Windschutzscheibe ausübt (Fall 1)! Das ist eine für den Innenbeobachter völlig unterschiedliche Situation als für den Außenbeobachter, und der Innenbeobachter kann keine Beschreibung nach den Newtonschen Gesetzen abliefern, denn eine Ursache für die plötzliche Bewegung des Steins und seine aktive Kraftausübung ist für ihn nicht auffindbar. Es fehlt der kraftausübende Körper, welcher den Stein in Bewegung gesetzt haben und ihm die Beschleunigung verleihen hätte müssen, um die Winschutzscheibe zerschmettern zu können! Er sieht praktisch Newton II ohne Ursache. Und Newton III müsste für ihn nun eine auf den Stein wirkende Gegenkraft sein, denn für ihn übt ja der Stein die aktive Kraft aus, wogegen vom IS aus beobachtet es die Windschutzscheibe war!

Da es Bewegungsänderung nach Newton II nur gibt, wenn eine Kraft auf den Stein ausgeübt wird, muss der Innenbeobachter diese Kraft einfach voraussetzen, und da sie im Sinne der 3 Newtonschen Gesetze keine Ursache hat, bezeichnet er sie als "Scheinkraft" - was freilich ein irreführender Begriff ist, denn in seinem Bezugssystem sind ja Wirkungen dieser Kraft festzustellen (beschleunigte Bewegung des Steins und zerschmetterte Windschutzscheibe!). Auf die eigentliche Ursache abzielend nennt man diese Kraft für die Bewegung und für die Zerstörung der Winschutzscheibe auch "Trägheitskraft". Der Innenbeobachter muss sie verwenden, um den Vorgang im Sinne der Newtonschen Gesetze beschreiben zu können.

Der Außenbeobachter muss das nicht. Er sieht hier ja nichts, was die Annahme einer solchen Kraft rechtfertigen würde! Für ihn waren die 3 Newtonschen Gesetze während des ganzen Vorgangs gültig. Und so gibt es eben den Umstand, dass im beschleunigten BS eine Kraft auftaucht, die beim Wechsel ins Inertialsystem verschwindet. Und da wurde sie nicht der ART zu Gefallen "abgeschafft", denn das wäre total widersinnig, weil gerade in der ART die Trägheitskräfte das Um und Auf sind! Was die ART praktisch tatsächlich abschafft, sind die aktiven Kräfte und sogar die Gravitation wird hier zur Trägheitskraft "degradiert". Einstein versuchte auf diese Weise, die Problematik des Kraftbegriffs an und für sich zu lösen.

Grüße
Harald Maurer
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Re: Scheinkräfte

Beitragvon Bell » So 25. Mär 2012, 14:48

Highway hat geschrieben:Die Hauptschuldigen sind für mich alle jene Physiker die dennoch diesen Unfug weiter kolportieren, denn Fehler kann man ja korrigieren.

Fehler? Wieso müßte denn da ein Fehler korrigiert werden?

Wenn ich Chief richtig verstehe, geht es doch lediglich darum, wie man das Wort 'Trägheitskraft' richtig benutzt, bzw. um eine Definition dieses Begriffes.

Chief definiert für sich, entgegen der in den meisten Lehrbüchern zu findenden Definition, Trägheitskraft offensichtlich als die Kraft, die mit der Reaktio in Newton III identisch ist.

In den meisten Lehrbüchern hingegen, ´hat diese Kraft keinen speziellen Namen, wird vielmehr, wie es Newton in III ja schon formulierte, als Reaktio der beschleunigenden Kraft weiterhin bezeichnet.

Als Trägheitskraft definieren die meisten Lehrbücher hingegen eine Kraft, die ausschließlich in beschleunigten Systemen aufzutreten scheint.

Es handelt sich scheinbar also um eine reine Definitionsfrage darüber, was man nun als Trägheitskraft bezeichnet.

Man könnte natürlich auch das Wort 'Rot' benutzen um die Farbe 'Blau' zu bezeichnen ... und anschließend einen Monsterthread darüber initieren, oder das Meer nun rot oder blau ist.
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Re: Scheinkräfte

Beitragvon Harald Maurer » So 25. Mär 2012, 15:11

Chief hat geschrieben:Beweis: Ernst schiebt ein Auto mit der Ernstschen Doppelkraft entlang einer Straße. Von allen Bezugssystemen aus betrachtet, spürt Ernst immer eine gleiche Trägheits-Gegenkraft.

Der "Beweis" misslingt. Was Ernst beim Schieben des Autos spürt, sind die Reibungskräfte, die verhindern, dass sich das Auto, nachdem er es in Bewegung gesetzt hat, von selbst nach Newton I weiter fährt! Nur wegen dieser Reibungskräfte muss er das Auto weiterhin anschieben, wenn er es in Bewegung bleiben soll. Im übrigen ist die Reaktionskraft des Autos eine Newtonsche Kraft gem. Newton III und keine Trägheitskraft, auch wenn Du sie noch so oft fälschlich als solche bezeichnest. Die Reaktionskraft ist eine gleiche Kraft wie die angelegte, nur entgegen gesetzt, und nachdem die ausgeübte Kraft keine Trägheitskraft ist, ist auch die Reaktionskraft keine!
Newton III:
„Actioni contrariam semper et aequalem esse reactionem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi.“
Die Wirkung ist stets der Gegenwirkung gleich, oder die Wirkungen zweier Körper auf einander sind stets gleich und von entgegengesetzter Richtung.

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Re: Scheinkräfte

Beitragvon Bell » So 25. Mär 2012, 15:58

Chief hat geschrieben:
Bell hat geschrieben:...

Chief definiert für sich, entgegen der in den meisten Lehrbüchern zu findenden Definition, Trägheitskraft offensichtlich als die Kraft, die mit der Reaktio in Newton III identisch ist.
...

Ich definiere nichts für mich sondern benutze die Definition von dem Urheber der Theorie (übrigens, solche Ausdrucks-Ungenauigkeiten mag ich überhaupt nicht).

Gut, ... mein Punkt war jedoch, dass es sich hier ganz offensichtlich um einen Streit über den richtigen Gebrauch des Wortes 'Trägheitskraft' geht. Über den eigentlichen Sachverhalt scheint man sich ja einig zu sein ... daher gibt es also auch keinen Fehler zu korrigieren, wie highway dies ja forderte.
(Wo habe ich denn eine 'Ausdruck-Ungenauigkeit' begangen ... die Du so überhaupt nicht magst? ... ich bin ja immer sehr bemüht, nicht etwa Mißfallen zu erregen ....)

Chief hat geschrieben:
Newton hat geschrieben:Erklärung 3. Die Materie besitzt das Vermögen zu widerstehen; deshalb verharrt jeder Körper, soweit es an ihm ist, in einem Zustande der Ruhe oder der gleichförmigen geradlinigen Bewegung.

Diese Kraft ist stets dem Körper proportional, und unterscheidet sieh nur in der Art der Auffassung von der Trägheit der Materie. Die Trägheit der Materie bewirkt, dass jeder Körper von seinem Zustande der Ruhe oder der Bewegung nur schwer abgebracht wird, wesshalb auch diese der Materie eigenthümliche Kraft mit dem sehr bezeichnenden Namen: Kraft der Trägheit belegt werden könnte. Es übt daher der Körper diese Kraft nur bei der Aenderung seines Zustandes aus, der durch eine andere an ihm angebrachte Kraft bewirkt werden soll und erstere wirkt, unter verschiedenen Gesichtspunkten, bald als widerstehende, bald als angreifende Kraft. Widerstehend, in so fern der Körper, zur Erhaltung seines Zustandes, der angebrachten Kraft entgegenstrebt; angreifend, in so fern er, indem er der Kraft des entgegenstehenden Hindernisses nur sehr schwer nachgiebt, den Zustand des letztern zu ändern versucht. Gewöhnlich schreibt man den Widerstand den ruhenden, den Angriff den sich bewegenden Körpern zu; allein Bewegung und Ruhe, wie sie gewöhnlich aufgefasst werden, unterscheiden sich von einander durch die Weise der Beziehung, und es ruhen nicht immer diejenigen Körper, welche man gewöhnlich als ruhend ansieht.

Nun ja, ... Harald hat Dich weiter vorn schon einmal darauf aufmerksam gemacht, dass Newton ja aber ausdrücklich schreibt, dass man diese Kraft Trägheitskraft nennen könnte ... zum ersten.

Zum zweiten bezieht sich diese Erklärung Newtons ja eben nicht auf sein 3. Gesetz (Aktio -Reaktio) (wie Du das unzulässigerweise hinzubiegen versuchst), sondern auf sein erstes Gesetz, das Trägheitsprinzip.

Und genau diese Trägheitsprinzip wird von Leifiphysik benutzt, um die Bewegung der Kugel aus Sicht des beschleunigten Fahrtisches zu beschreiben. Aufgrund eben dieser, aus dem Trägheitsprinzip scheinbar entstehenden, Scheinkraft -die man laut Newton eben Kraft der Trägheit nennen könnte- scheint sich die Kugel aus Sicht des Fahrtisches ja zu beschleunigen.

In Newton 3 bzw. Deinem Newtonzitat über Stein und Pferd ist von einer Trägheitskraft nicht mehr die Rede. Newton spricht dort nur von der Reaktio.

Es ist Dir natürlich unbenommen Newton so zu deuten, wie Du es möchtest, nur handelt es sich dann eben um Deine Privatsache ... aber man darf auf diesem Forum natürlich auch aus privaten Gründen einen Monsterthread initiieren.
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Gegenkraft

Beitragvon rmw » So 25. Mär 2012, 16:04

Harald Maurer hat geschrieben:Die Wirkung ist stets der Gegenwirkung gleich, oder die Wirkungen zweier Körper auf einander sind stets gleich und von entgegengesetzter Richtung.

Gravitationskraft und die Kraft aus elastischer Verfomung sind auch Kraft und Gegenkraft. Oder eine magnetische Kraft kann der Gravitation entgegenwirken, genau so wie diese Kräfte der Kraft meiner Hand entgegenwirken können.

Nirgendwo steht bei Newton das Kraft und Gegenkraft gleicher Ursache sein müssen (und das sind sie ja auch nicht), es geht daraus nur hervor das sie betragsmäßig gleich sind und entgegen gerichtet. Im gegenständlichen Fall ist eben die Massenträgheitskraft eine der beiden Kräfte.
Dass eine Gegenkraft keine Ursache mehr hat und plötzlich nur noch Gegenkraft (ohne Ursache) ist, ist eine neue relativistischre Erfindung um eben die Massenträgheitskraft los zu werden.
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Re: Scheinkräfte

Beitragvon Harald Maurer » So 25. Mär 2012, 16:55

Bell hat geschrieben:Gut, ... mein Punkt war jedoch, dass es sich hier ganz offensichtlich um einen Streit über den richtigen Gebrauch des Wortes 'Trägheitskraft' geht.

Es geht um den richtigen Gebrauch des Begriffs "Trägheitskraft"! Die Physik versteht unter diesem Begriff ausschließlich eine Kraft, die nur in beschleunigten Bezugssystemen auftritt. Zur Beschreibung mechanischer Vorgänge in Inertialsystemen gelten die 3 Newtonschen Gesetze, die Annahme irgendeiner zusätzlichen Kraft ist nicht nötig und auch nicht zulässig, weil die Newtonschen Bewegungsgesetze dadurch nicht mehr zutreffen würden. Es ist völlig irrelevant, welche Ursache die Newtonschen Aktions- und Reaktionskräfte haben, sondern es geht darum, dass man Trägheitskräfte im beschleunigten BS voraussetzen muss, um den Trägheitssatz aufrecht zu erhalten, und im Inertialsystem muss man es eben nicht, weil hier schon die Trägheit der Masse als Eigenschaft berücksichtigt ist, wogegen im beschleunigten BS sich diese Trägheit als Kraft äußern kann, weil hier Bewegung und Kraftwirkung ohne die in den 3 Newtonschen Gesetzen genannten Ursachen wahrgenommen wird. Die Reaktionskraft im Inertialsystem als Trägheitskraft zu definieren (weil man sie "Kraft der Trägheit" nennen könnte) ohne sie in der Rechnung berücksichtigen zu müssen und im beschleunigten BS eine Trägheitskraft willkürlich einführen zu müssen, um mit Newton rechnen zu können (d'Alembert), das sind zwei völlig verschiedene Paar Schuhe. Auch wenn man geneigt ist, anzunehmen, dass in der trägen Masse so etwas wie eine Eigenkraft steckt, die gegen äußere Kräfte Widerstand leistet, hat das mit der Anwendung einer Trägheitskraft im beschleunigten BS und der Nichtanwendung einer solchen im Inertialsystem gar nichts zu tun. Im Inertialsystem äußert sich die Trägheit eben nicht als Kraft, die keine Ursache hat, im beschleunigten BS aber wird die Trägheit als Kraft interpretiert, weil sie nur hier als Kraft wahrgenommen wird.
Auch wenn in allen mechanischen Vorgängen die Trägheit eine Hauptrolle spielen sollte, wird sie im Inertialsystem nicht zusätzlich beachtet, im beschleunigten BS aber schon! Und damit da keine Unklarheiten aufkommen, ist der Begriff "Trägheitskraft" eben ausschließlich für sogenannte Scheinkräfte in beschleunigten Bezugssystemen reserviert. Scheinkräfte haben durchaus reale Wirkungen, Corioliskraft, Zentrifugalkraft und Fliehkraft müssen für die Beschreibung dieser Wirkungen im beschleunigten BS eingesetzt werden, von einem Inertialsystem aus betrachtet reichen hingegen die 3 Gesetze Newtons aus, daher werden ein und dieselben Wirkungen oder Sachverhalte abhängig vom Bezugssystem unterschiedlich beschrieben. Und dass das jemand nicht versteht, ist mir unerklärlich. Es kann doch nicht sein, dass aufgrund einer Abneigung gegen die Relativitätstheorien eine derartige Denkblockade entsteht!

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Re: Scheinkräfte

Beitragvon Harald Maurer » So 25. Mär 2012, 17:18

rmw hat geschrieben:Gravitationskraft und die Kraft aus elastischer Verfomung sind auch Kraft und Gegenkraft. Oder eine magnetische Kraft kann der Gravitation entgegenwirken, genau so wie diese Kräfte der Kraft meiner Hand entgegenwirken können.

Und wieder wird beharrlich Kräftegleichgewicht mit Kräfte-Wechselwirkung verwechselt. Äußere Kräfte auf einen Körper können ein Kräftegleichgewicht herstellen und unterschiedlicher Ursache sein. Wechselwirkungskräfte sind immer gleichartig. So ist die Gegenkraft zur gravitativen Anziehung immer auch eine gravitative Anziehung und keine andere Kraft kommt als Wechselwirkungkraft zur Gravitation in Frage! Die Wechselwirkungskraft zu einer Magnetkraft ist stets ebenfalls eine Magnetkraft usw. und so fort... Das müsstest Du mir mal in einem Beispiel vorführen, dass Wechselwirkungskräfte unterschiedlich sein können! Wechselwirkungskräfte sind immer gleichartig, einander entgegen gesetzt und von gleichem Betrag und wirken immer auf zwei Körper. Gleichgewichtskräfte wirken auf einen Körper und können unterschiedlich sein.
Also überzeuge mich mit einem Beispiel, in welchem die Reaktionskraft auf eine Aktionskraft eine andersartige Kraft ist! Das würde mich sehr interessieren!

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Re: Scheinkräfte

Beitragvon Bell » So 25. Mär 2012, 18:23

Harald Maurer hat geschrieben:
Bell hat geschrieben:Gut, ... mein Punkt war jedoch, dass es sich hier ganz offensichtlich um einen Streit über den richtigen Gebrauch des Wortes 'Trägheitskraft' geht.

Es geht um den richtigen Gebrauch des Begriffs "Trägheitskraft"!

Ich bin mir sicher, dass es sich um einen Streit um den richtigen Gebrauch der Worte handelt. Mit welchem Wort man einen Begriff richtigerweise bezeichnet.

Den Begriff, den 'wir' mit dem Wort Reaktio bezeichnen, bezeichnet Chief mit dem Wort 'Trägheitskraft'.

Anders rum: Immer wenn Chief das Wort Trägheitskraft benutzt, meint er den Begriff, den 'wir' als 'Reaktio' bezeichnen.
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Re: Scheinkräfte

Beitragvon Harald Maurer » So 25. Mär 2012, 18:56

Chief hat geschrieben:Wenn jemand eine Denkblockade hat dann gehörst Du bestimmt auch dazu. Mich wundert, dass Du eine beschleunigte Bewegung von einer unbeschleunigten nicht unterscheiden kannst.

So? Aus welchem meiner Beiträge schließt Du denn, dass ich beschleunigte und unbeschleunigte Bewegungen nicht unterscheiden könnte? Zeige mir doch bitte die Deine Behauptung bestätigende Textstelle!

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Wechselwirkung

Beitragvon rmw » So 25. Mär 2012, 19:05

Harald Maurer hat geschrieben:Wechselwirkungskräfte sind immer gleichartig.

Das steht weder bei Newton noch sonst irgendwo und es gibt auch keinen Grunf dafür.

Harald Maurer hat geschrieben:So ist die Gegenkraft zur gravitativen Anziehung immer auch eine gravitative Anziehung und keine andere Kraft kommt als Wechselwirkungkraft zur Gravitation in Frage!

Die Gegenkraft zur Gravitation kann jederzeit die Kraft aus elastischer Verformung z.B. eines Tisches sein auf der der Gegenstand liegt. Oder z.B. Beispiel ein Magnetfeld oder Luftdruck bei einem Flugzeug.

Harald Maurer hat geschrieben:Wechselwirkungskräfte sind immer gleichartig, einander entgegen gesetzt und von gleichem Betrag und wirken immer auf zwei Körper. Gleichgewichtskräfte wirken auf einen Körper und können unterschiedlich sein

Die Unterscheidung zwischen Wechselwirkungskräften und Gleichgewichtskräften ist rein deine Erfindung.
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