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Physik Frage..
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lufthansa747
Captain
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Anmeldungsdatum: 23.08.2004
Beiträge: 75

BeitragVerfasst am: So Jan 08, 2006 9:11 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ähm, ich will mich ja jetzt hier nicht einmischen, weil ich mich auch nicht besonders gut auskenne, aber genau solche Fragen werden doch beim Them "Pendel" und so behandelt.
Beim Pendel ist es ja auch so,dass es einzig und alleine von der Pendellänge abhängt und nicht vom gewicht das dranhängt.
Und ich denke mir,dass es beim Thema Karusell nicht anders ist, da es ja eigentlich auch wie ein Pendel funkioniert,oder nicht?

Liege ich da vollkommend falsch?
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JME
Captain
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Anmeldungsdatum: 29.11.2005
Beiträge: 76
Wohnort: München

BeitragVerfasst am: So Jan 08, 2006 10:19 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Also auch ich kenne mich nicht gut aus in Physik, jedoch ist mir die Begründung mit dem Pendel am verständlichsten. Aus dem Grumdstudium erinnere ich mich noch an diese Begründung:

Wenn man auf dem Sessel sitzt, bildet man zusammen mit diesem ein System. Darauf wirkt erstens die Schwerkraft und zweitens üben die Ketten eine Kraft aus. Damit man nicht hinunterfällt, muss die Gewichtskraft von einer anderen Kraft aufgehoben werden. Es ist offensichtlich, dass dies die Ketten machen. Die Kettenkraft kann aber nur entlang der Kette wirken. Sie wirkt schräg. Ein Teil der Kettenkraft, die vertikale Komponente, hebt die Gewichtskraft auf. Sie muss gleich gross wie die Gewichtskraft sein, sonst würde man nach oben oder unten beschleunigt. Das ist aber nicht der Fall, man bleibt ja auf gleicher Höhe. Die horizontale Komponente der Kettenkraft ist dann die Zentripetalkraft.

Anders formuliert:
Passagier und Sessel beschreiben einen horizontalen Kreis mit konstanter Geschwindigkeit. Es greifen an ihm folgende Kräfte an:
- die Gewichtskraft vertikal nach unten,
- die Kettenkraft entlang der Ketten.

Diese beiden Kräfte ergeben eine Resultierende, welche horizontal zum Kreiszentrum zeigt und die erforderliche Zentripetalkraft liefert.


Wenn wir auch den Abstand r von der Drehachse kennen, können wir die Winkelgeschwindigkeit berechnen, denn für die Zentripetalkraft gilt

Fz = Fres = Fkh = Fg * tan alpha

Daraus folgt

m * w² .r = Fg * tan alpha

und

w = Wurzel((Fg * tan alpha) / (m * r)) = Wurzel((m * g * tan alpha) / (m * r)) = Wurzel((g * tan alpha) / *)

Es ist bemerkenswert, dass beim Umformen die Masse herausgekürzt wird. Wir brauchen also nur den Kreisradius und den Winkel der Neigung. Das bedeutet, dass das

Exclamation Gewicht für die Neigung keine Rolle spielt Exclamation .

Ein leichter Hund und ein schwerer Bär haben auf dem Kettenkarussell genau dieselbe Schräglage.
Natürlich kann man die ganzen Berechnungen auch umkehren. Wenn der Radius und die Geschwindigkeit gegeben sind, kann man daraus die Schräglage berechnen.
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Moonlight
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Anmeldungsdatum: 27.09.2005
Beiträge: 1357
Wohnort: Baden-Württemberg

BeitragVerfasst am: Mo Jan 09, 2006 6:39 am    Titel: Antworten mit Zitat

Also gut, überstimmmt Smile
Letztendlich scheints ja auch (mehr oder weniger) egal zu sein, welchen Ansatz man nimmt, Fakt ist, dass sich die Masse schließlich rauskürzt und somit keine Rolle spielt.
OK, wieder was dazugelernt.
_________________


~ Wenn die Zeit kommt, in der man könnte, ist die vorüber, in der man kann ~
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Max
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Anmeldungsdatum: 13.12.2005
Beiträge: 105
Wohnort: Baden-Württemberg

BeitragVerfasst am: Mo Jan 09, 2006 10:20 am    Titel: Antworten mit Zitat

Servus,
wollt ich nur kurz erwähnen:
In meinem Beitrag ist F res genau die Kraft die von der Kette aufgenommen wird - so wie es JME in seinem Beitrag geschrieben hat.
Gruß,
Max
_________________
Tripel seven rules the world!
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Playincubus
Navigator
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Anmeldungsdatum: 23.10.2005
Beiträge: 31
Wohnort: Braunschweig/Northeim

BeitragVerfasst am: Mo Jan 09, 2006 6:10 pm    Titel: Antworten mit Zitat

kann man sich theoretisch aber auch so überlegen, ohne formeln.
weil..wenn man mal in den heidepark geht, dann gibts da ja auch solche karussells. und die sitze sind immmer gleich weit nach aussen "getrieben", ob da nun ein kind noch drin sitzt oder nicht.

hab aber noch was gutes dazu gefunden:
clickity-click

oder das bild hier:
da is noch n freier sitz zwischen, der is genausoweit aussen wie der rest. und n mann "hängt" da rum haha.

naaa is das was? Very Happy ganz ohne physik Smile
_________________
BU 12. + 13.1.06 -> ?
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dha29
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Anmeldungsdatum: 25.07.2005
Beiträge: 17
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: Mo Jan 09, 2006 6:26 pm    Titel: Antworten mit Zitat

hey, das ist ech ja super...
so sind jetzt doch alle fragen zum Kettenkarussell schon beantwortet..
es ist echt ganz gut und vor allem auch einfach zu verstehen..

beste Grüße...

Dirk
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FlyingBademeista
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Anmeldungsdatum: 10.09.2005
Beiträge: 126
Wohnort: USA - Unser schönes Allgäu

BeitragVerfasst am: Mi Jan 11, 2006 11:49 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Und hier nochmal zum selber ausprobieren:

http://www.walter-fendt.de/ph11d/karussell.htm

Greetz
Bademeista

EDIT: Hupps, is ja schon gepostet worden! Shocked Sad Crying or Very sad Laughing
_________________
Schwimmen können sie alle - manche wie Fische, manche wie Steine!
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DÄR NIKKA
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Anmeldungsdatum: 16.02.2006
Beiträge: 21

BeitragVerfasst am: Fr Feb 17, 2006 1:57 am    Titel: Antworten mit Zitat

Ich weiß ja net ob das hier noch aktuell ist... aber:

Die Erklärung, dass beide gleich weit rausgetragen werden klingt sehr logisch, ich hab das auch sofort geglaubt. Jetzt überleg ich mir dann aber gerade, warum es denn dann z.B. bei Hubschraubern so wichtig ist, dass alle Rotorblätter gleich viel wiegen... man könnte ja nach eurer Erklärung theoretisch in ein Rotorblatt am Ende ein Gewicht einbauen, das dürfte ja dann nichts ausmachen, aber das tut es doch glaub ich, oder liege ich da falsch???
Bitte korrigiert mich!
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DÄR NIKKA
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Anmeldungsdatum: 16.02.2006
Beiträge: 21

BeitragVerfasst am: Fr Feb 17, 2006 2:14 am    Titel: Antworten mit Zitat

hm... leider kann man hier keine Bilder einfügen... aber... Ihr habt Recht! Das mit dem Rotor kapier ich dann zwar immer noch nicht so ganz, aber ich hab grad nochmal gegooled... in einem Physikabi 03 musste man diese Beobachtung sogar erklären (also, dass alle Gondeln gleich weit weg fliegen) - demnach ist das wohl totsicher so... BÄr und Hund haben den gleichen Abstand zum Mittelpunkt
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UncleBob
Senior First Officer
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Anmeldungsdatum: 30.06.2005
Beiträge: 46
Wohnort: Bayern

BeitragVerfasst am: Fr Feb 17, 2006 11:32 am    Titel: Antworten mit Zitat

Das mit dem Hubschrauber-Rotor ist gar nicht sooo schwer.

Hier geht es nämlich um ein anderes Prinzip.

Das Karussel steht fest auf dem Boden. Auftretende Unwuchten durch unterschiedliche Gewichtsverteilung werden durch die Standfestigkeit ausgeglichen. Würden sich natürlich viele schwere Leute auf eine Karussellseite setzen und die Standfestigkeit nicht mehr ausreichen, würde das Karussell zu einer Seite hin umfallen.

Beim Hubschrauber ist der Rotor jedoch das "tragende Element", dessen Symmetrie genau im Schwerpunkt des Rumpfes sitzen muss.
Jedes Rotorblatt ist ein Flügel, der Auftrieb erzeugt. Der Auftrieb muss natürlich von allen Blättern radialsymmetrisch sein, damit ein halbwegs stabiler Flugzustand erreicht werden kann.

Überlegt nun einmal, was passieren würde, wenn man an einem Rotorblattende ein kleines Gewicht hängen würde.
Es entsteht plötzlich eine Unwucht, die den Hubschrauber in eine Rüttelmaschine verwandelt. Zudem würde dadurch die Aerodynamik des einen Rotorblattes gestört und die ganze Sache wird so asymmetrisch, dass der Hubschrauber nicht mehr flugtauglich wäre...

Es geht also beim Hubschrauber nur um das Prinzip, dass alle Fliehkräfte sich genau ausgleichen, um eine stabile Achse im Rotormittelpunkt zu erzeugen! Die erwünschte Kraft beim Hubschrauber ist die Auftriebskraft nach oben, nicht die Fliehkräfte/Zentripetalkräfte der Rotorblätter nach außen/innen.

Überlegt euch bei solchen Kraftsystemen einfach, welche Kräfte ausgenutzt werden sollen. Alle unerwünschten Kräfte müssen demnach mit einer Gegenkraft ausgeglichen werden, sodass die "übriggebliebenen" resultierenden Kräfte in ihrem Betrag und ihrer Richtung genau den erwünschten Kräften entsprechen. Erreichen kann man das bspw. durch symmetrische Konstruktion.

Gruß

Uncle
_________________
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ChristianNUE
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Anmeldungsdatum: 28.02.2007
Beiträge: 103
Wohnort: Nürnberg

BeitragVerfasst am: Mo Apr 02, 2007 10:03 am    Titel: Antworten mit Zitat

Da auch ich von Physik nicht viel verstehe, wage ich mal einen Erklärungsversuch ohne Formel:

Ich nehme folgendes an: Da der Bär schwerer ist, sollte die Zentrifugalkraft höher sein, gleichzeitig ist dann aber die Normalkraft ebenfalls größer, und das gleicht sich aus! Andersrum beim Hund, bei ihm ist die Zentrifugalkraft kleiner, entsprechend aber auch die Normalkraft. Ergo: Das Gewicht ist völlig egal!

Ist vielleicht eine primitive Erklärung, aber so kann ich das nachvollziehen (wenn's richtig ist Wink

Gruß
Christian
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damarges
Gast





BeitragVerfasst am: Mo Mai 07, 2007 11:18 am    Titel: Antworten mit Zitat

Eure Erklärungen helfen aber durch die Praxis noch einfacher nachzuweisen:

Schaut euch ein Kettenkarussel an, das nicht voll besetzt ist. Sowohl besetzte Stühle (klingt doof) als auch Stühle ohne Menschen drauf werden gleich weit aus der Bahn getragen.

btw: Kettenkarussels sind lebensgefährlich, hab aus dem nahen Bekanntenkreis schon von nem tödlichen Unfall gehört wo eine Dame durch eine gerissene Kette quer über den Kirmesplatz flog, aber das ist wieder eine andere Geschichte.
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