Diskussion:Bezugssystem

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Dieser Artikel wurde ab Februar 2012 in der Qualitätssicherung Physik unter dem Titel „Bezugssystem“ diskutiert. Die Diskussion kann im Archiv nachgelesen werden.

Dieser Artikel wurde ab März 2013 in der Qualitätssicherung Physik unter dem Titel „Bezugssystem“ diskutiert. Die Diskussion kann im Archiv nachgelesen werden.

"Die Zentripetalkraft ist eine äußere Kraft" - immer?

Hallo @Wruedt:, Du hast das (s. Überschrift) so kategorisch festgestellt, und für die betroffene Stelle im Artikel ist mir die neue Formulierung genauso recht. Aber Deine Feststellung stimmt doch gar nicht. Warum darf man die Kraft, die in einem beschleunigten BS eine Kreisbewegung aufrechterhält (zB im Kettenkarussell mit geneigter und herumgeschwenkter Achse) nicht Zentripetalkraft nennen? Ist das irgendwo so festgelegt? --Bleckneuhaus (Diskussion) 21:20, 11. Nov. 2019 (CET)

Die Kraft die durch die Schrägstellung der Kette die Kreisbewegung aufrecht erhält ist natürlich die Zentripetalkraft. Gerade weil sie unabhängig vom BS ist, darf man sie so nennen. Allgemein jede äußere Kraft die zum Krümmungsmittelpunkt im IS gerichtet ist, darf man Zentripetalkraft nennen. Das wird aus historischen Gründen aus Respekt vor unseren Vorfahren so gemacht, die diesen Begriff eingeführt haben. Man sollte deshalb auch nicht die Summe zweier Scheinkräfte plötzlich umdefinieren.--Wruedt (Diskussion) 07:26, 12. Nov. 2019 (CET)

IÜ ist die strikte begriffliche Trennung von äußeren (echten) und Scheinkräften schon deshalb so wichtig, weil noch niemals ein Bauteil durch eine Scheinkraft kaputt gegangen ist.--Wruedt (Diskussion) 13:20, 15. Nov. 2019 (CET)

Noch nie ist ein Bauteil durch eine Scheinkraft kaputt gegangen? Wie sieht es aus mit Turbinenschaufeln, die bei zu hoher Drehzahl abreißen. Ist das nicht die Zentrifugalkraft? (Ich weiß, man kann es auch anders beschreiben, aber mir ist Deine Argumentation etwas zu kategorisch). Außerdem bin ich mir nicht sicher, ob "äußere Kraft" und "echte Kraft" tatsächlich synonym sind. Für mich ist eine äußere Kraft eine Kraft, für die ich im betrachteten System nur die actio vorfinde, nicht jedoch die reactio. Wenn ein Apfel vom Baum fällt, dann wird er von der Gewichtskraft beschleunigt. Die Reaktio wirkt auf den Schwerpunkt der Erdkugel. Da der aber nicht Teil des Systems ist, ist die Gewichtskraft eine äußere Kraft. (Das Gegenteil wären Wechselwirkungspaare innerhalb des Systems). Eine reale Kraft ist hingegen eine Kraft, die nicht verschwindet, wenn man das Bezugsystem per Koordinatentrafo in ein Inertialsystem verwandelt.--Pyrrhocorax (Diskussion) 14:34, 15. Nov. 2019 (CET)

Einschub: Das seh ich genauso, in der Physik ist das der Standard.--Bleckneuhaus (Diskussion) 16:31, 15. Nov. 2019 (CET)

Grad die Zentrifugalkraft ist nach Ansicht von Physikern eine Scheinkraft die unabhängig von der äußeren Kraft definiert ist. Erst wenn man die d'Alembertsche Trägkeitskraft F_ZF=-F_ZP meint, können Turbinenschaufeln kaputt gehen. Kurz gesagt: Kräfte die es nicht gibt (nur als Kräfte aufgefasst werden) können keinen Schaden anrichten und das ist auch gut so.--Wruedt (Diskussion) 16:29, 15. Nov. 2019 (CET)

Reale Kraft

Ingenieure unterscheiden sehr wohl zwischen realen (äußeren) Kräften und Scheinkräften, denn noch nie ist etwas durch Scheinkräfte kaputt gegangen, vom Gewicht abgesehen das von Physikern auch als Scheinkraft gesehen werden kann. Gemeint ist in dem Satz doch Actio und Reactio am Griff des Kinderwagens. Könnte man das so formulieren, dass sich auch Ingenieure angesprochen fühlen.

Ohne drauf einzugehen wird das dynamische Gleichgewicht beschrieben.--Wruedt (Diskussion) 10:52, 29. Nov. 2020 (CET)

Egal, mit welchem Körperteil ich den Kinderwagen am Wegrollen hindert, genau da spüre ich seinen Trägheitswiderstand. Was muss da präzisiert werden? - Ähm, Du benutzt hier Actio=Reactio. Ist da nicht immer nur von Kräften die Rede, also nicht von Scheinkräften?

Wo steht denn überhaupt hier "dynamisches Gleichgewicht"? Ich finde es nicht. Meinst Du in Zentrifugalkraft? Da ist es verlinkt, wie vorher genauso. --Bleckneuhaus (Diskussion) 14:13, 29. Nov. 2020 (CET)

Zugegeben jetzt wird's etwas spitzfindig. "Um den Kinderwagen relativ zum Zug in Ruhe zu halten, muss der Mann auf den Kinderwagen eine Kraft ausüben, die diesen synchron mit dem Zug beschleunigt. Dieser beschleunigenden Kraft setzt der Kinderwagen seinen gleich großen Trägheitswiderstand entgegen, der sich bei dem Mann wie eine reale Kraft auswirkt." Das soll eigentlich die Situation im Zug-System beschreiben. So wie es dasteht ist es aber eine Beschreibung im IS, da im Zugsystem die Beschleunigung Null ist. Im Zugsystem muss eine Scheinkraft -m*a_B eingeführt werden. Es stellt sich zwar raus, dass diese Scheinkraft nach Stärke und Richtung dem Trägheitswiderstand entspricht, als Trägheitswiderstand würd ich das im Zugsystem aber nicht bezeichnen, denn diese Scheinkraft beschleunigt den Wagen wenn er nicht festgehalten wird.--Wruedt (Diskussion) 19:32, 29. Nov. 2020 (CET)

Genaue Definition von "Rotierendes Bezugssystem" bekannt?

Ist irgendwo zitierfähig festgelegt, ob der Begriff "Rotierendes Bezugssystem" die vorherige Festlegung einer Drehachse voraussetzt? Immerhin kann man ein einem gegebenen starr rotierenden System den Ort (einen Punkt) der Achse beliebig wählen, um ein Bezugssystem zu definieren, in dem das System ruht. (Winkelgeschwindigkeit ist dabei nach Größe und Richtung immer dieselbe.) Ich hab den Verdacht, dass die Definition in Wikipedia freihändig und unnötig auf den Fall einer vorgegebenen, ruhenden Achse eingeschränkt wurde (womöglich sogar von mir selbst). --Bleckneuhaus (Diskussion) 18:41, 16. Jan. 2021 (CET)

Ein Bezugssystem kann genaugenommen nur gegenüber einem anderen Bezugssytem rotieren. Der wesentliche Begriff wäre das Interitalsytem: Das darf weder rotieren noch anderweitig beschleunigt sein. Oder anders herum: In einem rotierenden BS treten immer Scheinkräfte auf. --DWI 18:50, 16. Jan. 2021 (CET)

Ja ja, aber das war nicht so sehr meine Frage. --Bleckneuhaus (Diskussion) 20:46, 16. Jan. 2021 (CET)

Ich verstehe die Frage nicht, vielleicht helfen diese Überlegungen trotzdem:

quetsch, spätere Einfügung: Die Frage hat sich daran entzündet, ob man die Erde als "rotierendes Bezugssystem" bezeichnen darf. (Disk. Corioliskraft) --Bleckneuhaus (Diskussion) 13:28, 17. Jan. 2021 (CET)

Für die Definition eines vollständigen Bezugssystems braucht man neben einer Bezugszeit einen Bezugsort und Bezugsrichtungen. Eine Achse ist für die Richtung nicht ausreichend weil die Drehung um diese Achse dann noch undefiniert ist, daher ist noch eine weitere Richtung notwendig um die Ausrichtung vollständig zu definieren (oder man verwendet Quaternionen oder Eulerwinkel).

Für jeden Körper lässt sich ein Bezuggssystem finden in dem der Körper ruht und nicht rotiert. Dieses körperfeste Bezugssystem ist im Allgemeinen kein Inertialsystem. Im Allgemeinen gibt es auch keine feste Drehachse und Rotationsgeschwindigkeit. Man kann in der klassischen Mechanik mit einer Galilei-Trafo in ein globales Inertialsystem an einem beliebigen Punkt transformieren, in der SRT mit Poincaré-Trafo.

Für Poincaré-Trafo wäre das: t,x,y,z Translation und dann "Drehungen" in allen sechs Ebenen tx, ty, tz sowie xy, xz und yz wobei die Drehungen nicht kommutativ sind, d.h. wenn ich eine andere Reihenfolge der Dreh-Ebenen wähle sind es im Allgemeinen andere Dreh-Winkel. Ein rotierendes Bezugssystem ist, wenn ich es so hinbekomme, dass für die Transformation von einem Inertialsystem zu dem rotierenden Bezugssystem die Transformationen für alle Translationswerte gleich sind bis auf den Drehwinkel in der yz Ebene (die als letztes rotiert wird), welcher proportional zur t Translation ist.--Debenben (Diskussion) 23:54, 16. Jan. 2021 (CET)

Es wird vorausgesetzt dass der Ursprung unbeschleunigt ist.--Wruedt (Diskussion) 09:44, 17. Jan. 2021 (CET)

Bei Bartelmann und auch bei Feldmeier wird geht es um den Allgemeinen Fall beliebige Drehung(en)+beliebige (tranlatorische) Beschleunigung. Ist irgendwo zitierfähig festgelegt, ob der Begriff "Rotierendes Bezugssystem" die vorherige Festlegung einer [einzelnen, fixen] Drehachse voraussetzt? Nein, meines Wissens nirgendwo so definiert. So lange es sich irgendwie, irgendwo um eine oder mehrere beliebige Achsen dreht, dann ist es ein rotierendes System. Ich sehe gerade im Artikel "Ein rotierendes Bezugssystem ist der Spezialfall, dass ein beschleunigtes Bezugssystem keine Translation ausführt, sondern nur eine Drehbewegung. " Das stimmt meines Wissens so nicht. Das im Artikel beschriebene ist nur er einfachste Fall eines rotierenden Sytems. --DWI 10:00, 17. Jan. 2021 (CET)

Da sich jede Bewegung auf eine Schraubung zurückführen lässt, kann das so nicht stimmen. Der Ursprung eines BS rotiert immer um irgend eine Achse. Damit wäre dieser Ursprung beschleunigt und das fällt nicht unter die Def. rotierendes Bezugssystem. Ein rotierendes BS ist also eines dessen Ursprung nicht beschleunigt ist und dessen Drehachse somit als ruhend angenommen wird (momentane Drehachse durch den Urspung des BS)--Wruedt (Diskussion) 10:20, 17. Jan. 2021 (CET)

Ja, wenn das nur irgendwo zitierfähig und ausdrücklich so festgelegt wurde! Ein Satz aus einem Lehrbuch wie dem Gerthsen, mit dem Wruedt diese Änderung begründet, den schreibt man eher mal, um es dem Leser einfacher zu machen, ist aber nicht unbedingt die Wiedergabe einer fest vereinbarten Konvention. - Mein Eindruck bleibt, dass der Begriff mit gewisser Flexibilität für alle Bewegungen in Anspruch genommen wird, die nicht eine reine Translation sind. Daneben ist die Mathematische Definition von Drehung oder Rotation natürlich völlig eindeutig: lineare orthogonale Abbildung mit Determinante +1 (wenn ich nicht irre). Die hat (in 3 Dim.) immer eine Fixgerade. Aber Physik ist eben nicht Mathe. --Bleckneuhaus (Diskussion) 13:40, 17. Jan. 2021 (CET)

Im Gerthsen steht "Und unser natürliches Bezugssystem auf der Erdoberfläche führt einmal pro Tag eine vollständige Umdrehung aus, bei geringer Rotationsfrequenz aber mit wichtigen Konsequenzen." spätestens damit sollte wohl ein Beleg dafür da sein, was schon lange im Artikel stand: Die Erde ist ein rotierendes Bezugssystem. --DWI 13:51, 17. Jan. 2021 (CET)

Das ist keine Def., sondern die Anwendung in den GEO-Wissenschaften (hab das auch erst kürzlich erfahren). Wenn man die Drehung um die Sonne auch noch berücksichtigt ist die Erde ein beschleunigtes System. Man kann die Erde in bestimmten Anwendungen als rotierendes Bezgssystem auffassen. Ein rot. BS hat 3 Trägheitskräfte, ein beschleunigtes 4, deshalb auch als allgemein beschleunigtes BS bezeichnet.--Wruedt (Diskussion) 16:49, 17. Jan. 2021 (CET)

PS: In der Fahrdynamik wird die Erde im Rahmen der Newtonschen Meschanik als inertiales Bezugssystem angenommen (ISO 8855). Daraus kann aber nicht geschlossen werden, die Erde sei immer ein Inertialsystem.--Wruedt (Diskussion) 16:57, 17. Jan. 2021 (CET)

hier S.42/43 geht eindeutig hervor, dass dem Ursprung des rotierenden BS keine Geschwindigkeit und keine Beschleunigung zugebilligt wird. Warum der allgemeine Fall als Beschleunigtes Bezugssystem und nicht als beschleunigtes, rotierendes BS bezeichnet wird, weiß ich auch nicht. Sprache ist nicht immer logisch.--Wruedt (Diskussion) 18:31, 17. Jan. 2021 (CET)

Weil die Winkelbeschleunigung letztendlich nur ein Spezialfall der Beschleunigung ist (Betrag konstant, Richtung ständig wechelnd). Demnach ist ein rotierendes System nur ein spiezialfall eines beschleunigten. Wenn von "beschleunigten" BS die Rede ist, dann ist je nach Kontext mal das linear beschleunigte gemeint (im gegensatz zum rotierenden) manchmal aber auch ein Nicht-Inertialsystem. --DWI 18:40, 17. Jan. 2021 (CET)

Dem "manchmal" würd ich entschieden widersprechen. Wenn ein Auto von A nach B fährt, kann nicht immer nur geradeaus gehen. IÜ ist der Begriffsverwendung in TM-Literatur zu entnehmen, dass beschleunigtes Bezugssystem den allgemeinen Fall bezeichnet. Von linear ist nicht die Rede. Das rot. BS ist aber der Spezialfall das war ja die Frage.--Wruedt (Diskussion) 20:06, 17. Jan. 2021 (CET)