Kreisbewegung < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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| Aufgabe | | Ein kleiner Ball ist an einem Faden befestigt, der durch eine Röhre geführt wird. Das andere Ende des Fadens wird mit der Hand gehalten. Die zweite Hand umfasst die Röhre und versetzt den Ball in eine kreisende Bewegung.Was geschieht, wenn der Ball genau in diesem Moment losgelassen wird? |
Hallo, ich habe ein Problem bei einer Hausaufgabe, ich soll jetzt die bewegung des balls beschreiben und erklären, die aufgabe an sich habe ich verstanden , also ich war soweit, dass der ball sich zuerst gerade aus bewegt, sich dann aber durch die zentripedalkraft in kreisender bewegung weiter bewegt, aber ich weiß nicht wie die bewegung jetzt weiterläuft, weil ich schwierigkeiten habe die kreisbewegung überhaupt zu verstehen. Warum sollte man dieses Experiment nur mit einem weichen Ball durchführen? Kann mir jemand helfen und mir die Aufgabe einmal erklären, wäre sehr nett und danke im voraus.Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
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Hallo!
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Nun zu deiner Frage.
Fangen wir mal ganz "einfach" an:
Es gibt da die drei berühmten Newtonschen Axiome. Eins davon besagt: "Ein Körper bleibt in geradlinig gleichförmiger Bewegung (oder in Ruhe), wenn die Summe aller auf einwirkenden äußeren Kräfte null ist."
(Anmerkung: Diese Erkenntnis von Newton ist keineswegs trivial! Die Idee klingt zwar vielleicht sehr simpel. Aber da steckt wahnsinniger Forschungsgeist dahinter! Auch die Gleichung $F=ma$ ist ein irre größes Resultat!)
Frage: Warum ist die Bewegung des Balles nicht geradlinig?
Das liegt daran, dass auf den Ball eine Kraft wirkt, nämlich die Kraft zum Kreismittelpunkt der Bewegungsbahn. Also in das Zentrum des Kreises. Die Kraft wird durch den Faden ausgeübt. Die Kraft spürst du, wenn du unten am Rohr den Faden festhältst. Führe den Versuch einfach mal durch, dann wirst du das schon merken.
Was passiert nun, wenn du den Faden loslässt? Offensichtlich wirkt dann nicht mehr die Kraft, die den Ball auf dem Kreis hielt. Nun haben wir wieder das Newtonsche Axiom: Der Ball bewegt sich nun geradlinig gleichförmig weiter. Das heißt also, dass der Ball tangential einfach gerade aus weiter fliegt.
In dieser Aussage steckt eine ungeheuere Idealisierung! Denn es wirken immer (!) anziehende Kräfte zwischen Körpern. Also nimmt man es genauer, so fliegt der Ball natürlich keineswegs geradlinig gleichförmig weiter, denn es wirkt die Erdanziehung (Gravitation). Außerdem wird die Geschwindigkeit kleiner, weil Reibung mit der Luft stattfindet. Aber solche Betrachtungen sind schon Kür ;)
Richtige Antwort ist also:
Der Ball bewegt sich tangential von der Kreisbahn geradlinig gleichförmig weiter.
Die Art des Balles ist erst einmal nur zweitrangig. Meist betrachtet man theoretisch sowieso eher Punktmassen. Ob du nun aber eine Billardkugel oder einen Flummi nimmst, ist egal. Aus reiner Vorsichtsmaßnahme vor Personen- und Sachschäden würde ich dir aber für den versuch zu Hause dann doch lieber den Flummi raten. Wir wollen doch nicht, dass die Billardkugel an das Aquarium knallt. ;)
Ich hoffe dir wurde alles ein bisschen klarer. Wenn nicht, dann einfach noch einmal nachfragen, nachhaken, nachforschen.
Alles Gute für 2013!
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