Fliehkraft (Zentrifugalkraft) |
Scheinkräfte oder auf den Standpunkt kommt es an! | Corioliskraft |
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Eine Kugel ist am äußeren Rand einer sich drehenden Scheibe befestigt.
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Die Alltagserfahrungen jedes Einzelnen führen oft zu einem Missverständnis. Fährt man z.B. mit dem Auto in eine Kurve wird man an die Seite gedrückt. Man spricht dann landläufig davon, dass man von der "Fliehkraft" oder der "Zentrifugalkraft" an den Rand gedrückt wird
Die Kugel wird also durch die Zentripetalkraft ständig dazu gezwungen ihre
Bewegung zur Scheibenmitte hin zu ändern.
Wenn sich dann die Befestigung löst, kann die Zentripetalkraft (in diesem
Fall die Kraft, die die Befestigung ausübt) nicht mehr auf die Kugel wirken.
Die Kugel bewegt sich dann also auf Grund ihrer Trägheit tangential zur ihrer
bisherigen Kreisbahn.
Ein kleines Gedankenexperiment:
Stellen Sie sich einen Laster mit einer großen glatten Ladefläche
vor. Darauf befindet sich ein Eisblock, der fast ohne Reibung darauf rutschen kann. Wenn der LKW anfährt,
rutscht der Eisblock auf der Ladefläche nach hinten. Das tut er aber nicht deshalb, weil eine
Kraft nach hinten wirkt, sondern weil er (von außen betrachtet) genau da liegen bleibt, wo er hingelegt wurde; der LKW fährt also
unter dem Eisblock weg! Erst die Ladeklappe hält den Eisblock auf, der nun mitbeschleunigt wird.
Fährt der LKW in eine Linkskurve passiert etwas Ähnliches: Er ist träge und möchte "eigentlich" weiter geradeaus fahren,
der LKW biegt jedoch "unter ihm" ab, so dass das Eis an die rechte Seite rutscht. Dabei drückt also die
LKW-Wand gegen den Eisblock; nicht jedoch der Eisblock gegen die LKW-Wand.
In den meisten Lexika findet sich sehr wohl ein Eintrag zur Zentrifugalkraft, meist gefolgt von der
Erklärung der Zentrifuge. In der Zentrifuge werden (natürlich durch Zentrifugalkräfte...) verschieden
dichte Materialien voneinander getrennt. In Wirklichkeit wirken aber auch in einer Zentrifuge
Zentripetalkräfte. Daher bezeichnet man die so genannte Zentrifugalkraft als eine
Scheinkraft. Denn es kommt dabei auf den Standpunkt des Betrachters an:
Schaut man dem drehenden Karussell von außen aus zu, bewegen sich darin alle Fahrgäste mit einer bestimmten
Geschwindigkeit. Für zwei sich im Karussell gegenüber stehende Menschen befindet sich der Andere aber in Ruhe:
Die Entfernung zwischen beiden bleibt immer gleich. Für diesen Betrachter muss also eine Gegenkraft zu der zur
Mitte hin gerichteten Zentripetalkraft existieren. Sonst würde man ja von der Zentripetalkraft in die Mitte
gezogen (anstatt nach außen "gedrückt"). Für diese spezielle Betrachtung (also für den mitbewegten Beobachter
in einem mitbewegten Bezugssystem) heißt die existierende Kraft Zentrifugalkraft.
Noch eine Erklärung zur Zentrifugalkraft entnommen aus: http://www.educeth.ch/physik/leitprog/kreis/additum.html#heading200
Max (außerhalb der Scheibe) beobachtet:
Auf der Scheibe befindet sich eine Kugel, die durch eine Federwaage auf
einer Kreisbahn gehalten wird. An der Federwaage können wir den Betrag
der dazu benötigten Zentripetalkraft F
Z = mw2
r direkt ablesen.
Die Kreisscheibe dreht sich immer noch mit der Winkelgeschwindigkeit w.An ihrem Rand sei ein Vorhang, sodass wir nur sehen, was auf
der Scheibe vorgeht. Wir wissen also erst einmal gar nicht, ob die Scheibe
sich dreht oder nicht. Die Kugel ist jetzt, in Bezug auf die Kreisscheibe
und unseren Standort auf der Scheibe, in Ruhe. Wir können sie mit den
Augen fixieren und ihr folgen, ohne den Kopf zu drehen. Trotzdem können wir an der Federwaage eine Kraft
ablesen. Erinnerst Sie sich an Newtons Trägheitsgesetz? Wenn ein Körper in Ruhe ist, so heben sich
die auf ihn wirkenden Kräfte auf, ihre vektorielle Summe ist Null. Wir
stehen vor der Alternative, die bisherigen Gesetze der Physik zu verwerfen
oder anzunehmen, dass eine zusätzliche Kraft unbekannten Ursprungs wirkt,
welche die Resultierende zu Null macht. Die neue Kraft, die diese aufhebt, wirkt demzufolge vom Kreiszentrum
weg, dem Radius entlang nach außen. Und ihr Betrag ist gleich groß:
FFlieh=mw2r
(Zentrifugalkraft oder Fliehkraft)
Noch
einmal Zentrifugalkraft bei
Leifiphysik
Corioliskraft |
| E-Mail: | BRG Ried i. I - Physikauswahl | Aktualisiert am 06.08.2003 |