Physikalische Spielerei... warum ist das so?

Les_Conrads

God

Sonntag, 10. April 2005, 14:54

1

Eine kurze Beschreibung des Experiments:

Wir stellen uns ein Bormaschinenfutter vor, welches von Hand mit einer Kurbel betrieben werden kann.
Drinn ist eine schnur eingespannt, an deren Ende ein Ring hängt.

Dreht man nun die Kurbel langsam, rotiert der Ring einfach nur.
Je schneller man jedoch dreht, desto mehr geht der Ring in eine Horizontallage.
Ber genügend hoher Drehzahl bilden der Ring und die Schnur einen Kegel...

Nun, warum ist das so? Ich hab mit allem rumgespielt, was ich so an Kräften kenne... finde jedoch keine erklärung für
1. das Trudeln des Befestigungspunktes Strippe-Ring und
2. dis horizontale Richtung des Ringes.

Wer kann mir dazu was sagen? Bitte bitte

Zitat von »Lev«

ich frag mich ja wann die autoindustrie anfängt en used-look anzubieten

Bluefake

God

Re: Physikalische Spielerei... warum ist das so?

Sonntag, 10. April 2005, 15:13

2

Den Ring kannst Du nie vollkommen ideal aufhängen. Auf den oberen (O) und unteren (U) Bereich des Rings werden beim Drehen nicht nur Kräfte auf der Ringebene ausgeübt, sondern auch im 90° Winkel dazu. Der Ring gerät ins Trudeln. Bei ausreichender Drehgeschwindigkeit bildet der Ring den stabilsten Bewegungszustand ab.

Arbeiten am Mac ist natürlich keine Arbeit, sondern sinnvoll gestaltetes Glück.

imperator79

God

Re: Physikalische Spielerei... warum ist das so?

Sonntag, 10. April 2005, 16:16

3

Die Masse des Ringes befindet sich außen, also im Ring, konzentriert. Durch die Drehung der Schnur und des Ringes wirkt die Fliehkraft auf den Ring. Je schneller man dreht desto größer wird die Fliehkraft. Deshalb richtet er sich senkrecht zu Drehachse aus, und bleibt stabil wie ein Kreisel. (siehe Massenträgheitsmoment, in Literatur)
Gruß [nur so eine Idee, keine Garantie ;D]

edit: bearbeitet

Lev

God

Re: Physikalische Spielerei... warum ist das so?

Sonntag, 10. April 2005, 16:45

4

ne skizze wär nich schlecht, unter der beschreibung kann ich mir irgendwie nix vorstellen

"When mountains speak, wise men listen" - John Muir

Bluefake

God

Re: Physikalische Spielerei... warum ist das so?

Sonntag, 10. April 2005, 17:37

5

Solange der Ring nicht in der Waagerechten ist, kann er noch durch auftretende Fliehkräfte "bewegt", also ausgelenkt werden. Wenn er in der Waagerechten ist, können diese Kräfte seine Lage nicht mehr verändern. Er befindet sich dann in einem stabilen Zustand.

@imp79 : Bitte überarbeite Deine Beschreibung nochmal. Nicht innhaltlich, sondern sinnhaltlich. ;-)

Zitat

Durch die Drehung der Schnur und des Ringes will der wirkt die Fliehkraft auf den Ring welche am Massepunkt, also Schwerpunkt angreift.

Arbeiten am Mac ist natürlich keine Arbeit, sondern sinnvoll gestaltetes Glück.

Les_Conrads

God

Re: Physikalische Spielerei... warum ist das so?

Montag, 11. April 2005, 19:35

6

Danke erstmal

MEin Problem: es sollte möglichst physikalisch korekt sein ( ich bruache es für nen kleines Zettelchen an die Wandtafel)
Leider komm ich immer noch nciht drauf, wo da ein Kräfteungleichgewicht auftritt...
Die Fliehkräfte wirken ja wenn, dann allseitig.

Kannst das noch etweas genauer erklären, bitte?
Dank schonmal
Les

Zitat von »Lev«

ich frag mich ja wann die autoindustrie anfängt en used-look anzubieten

SarKnagel

Senior Member

Re: Physikalische Spielerei... warum ist das so?

Montag, 11. April 2005, 21:08

7

kräfteungleichheit vielleicht insofern, dass der ring nicht perfekt rund sein kann bzw immer eine kleine unwuchtung haben wird und deshalb die kräfte ungleichmäßig greifen

ist jetzt dabei die frage ob man theoritisch von einem perfekt gerundeten ring spricht oder das in der praxis beobachtet hat

hoffe damit kann man was anfangen

edit: vllt dreht auch der bohrer keine perfekten kreise sondern taumelt seinerseits minimal

MarcTHEmaster

Full Member

Re: Physikalische Spielerei... warum ist das so?

Montag, 11. April 2005, 21:45

8

also ich würde das als Physiker folgendermaßen begründen :

Die Stelle mit dem Knoten an dem Ring, stellt eigentlich die Stelle mit der größten Masse an der Ringfläche dar, diese wird durch Zentrifugalkräfte und sonstige "Unwuchten" in dem Ring natürlich bei einer Drehbewegung nach außen gedrückt, natürlich erst dann, wenn die Zentrifugalkraft in der Lage ist die Gewichtskraft des Ringes aufzuheben.
Deswegen findet man eine solche Lage erst bei relativ schnellen Drehbewegungen.

Öhm nen Formalismus kann ich dir hierfür allerdings jetzt nicht bieten :

Punto GT ... Except no Imitations

Itsme

Senior Member

Re: Physikalische Spielerei... warum ist das so?

Montag, 11. April 2005, 22:53

9

Spielt da nicht auch der Luftwiederstand eine Rolle, der in waagrechter Lage fast 0 ist??

Bluefake

God

Re: Physikalische Spielerei... warum ist das so?

Montag, 11. April 2005, 23:14

10

Zitat von »Its«

Spielt da nicht auch der Luftwiederstand eine Rolle, der in waagrechter Lage fast 0 ist??

Das spielt leider keine Rolle, sonst würde ein Blatt Papier ja auch kerzengerade nach unten fallen.

Arbeiten am Mac ist natürlich keine Arbeit, sondern sinnvoll gestaltetes Glück.

cK

Senior Member

Re: Physikalische Spielerei... warum ist das so?

Dienstag, 12. April 2005, 03:18

11

Hi,

die Masse des Rings (gegen die die Masse des Fadens übrigens vernachlässigbar klein ist) versucht bei dieser rotatorischen Bewegung möglichst weit nach "außen" (also möglichst weit von der Drehachse weg) zu kommen. Deshalb stellt die Waagrechte den stablisten Zustand dar, den die Anordung ab einer gewissen Drehgeschwindigkeit (mit einer grossen Fliehkraft) entgegen der Schwerkraft, die den Ring in der Senktechten "aufhängen" möchte, einnimmt. Die perfekte Waagrechte wird aber nie erreicht

.

so long,
cK

Edit: Kleine (in der Realität immer vorhandene) Unwuchten sind für eine solche Veränderung der Lage natürlich unverzichtbar.

Edit2: Der Luftwiderstand des Ringes ist in waagrechter Lage geringer, der des Fadens dafür größer. Ist aber beides wohl "vernachlässigbar klein".

Edit3: shouldn't drink and post...

ptah

Senior Member

Re: Physikalische Spielerei... warum ist das so?

Dienstag, 12. April 2005, 14:36

12

Du hast es hier mit Zentrifugal- und Zentripetalkräften zu tun.

Möchtest du diesen Versuch protokollieren, wäre es sinnvoll
das Verhalten des Ringes in Abhängigkeit der Frequenz des
Bohrmaschinenfutters zu festzustellen.

Während die Ringseite mit der Schnur die Zentrifugalkraft erfährt,
bildet sich die invertierte äquivalente Zentripetalkraft, welche
gegenläufig, die Ringseite ohne Schnur in die Mitte hebt.

Wird die Fliehkraft so hoch, dass sie die 9,81Nm F_G deutlich
überschreitet, so geht der Ring in die Waagerechte.

[hr]

Geschrieben wurde dieser Text im Ausnüchterungszustand.
Könnte auch fehlerhaft sein.

"fortunately, i'm adhering to a pretty strict ..uh.. drug ..uh.. regimen to keep my mind, you know ..uh.. limber"

Les_Conrads

God

Re: Physikalische Spielerei... warum ist das so?

Mittwoch, 13. April 2005, 01:26

13

Danke leute.
Ich hab dann doch was anderes einfacheres (und bekanntes) genommen...

Aber ich finds dennoch für mich persönlich sehr interessant.

Nochmals Danke

Zitat von »Lev«

ich frag mich ja wann die autoindustrie anfängt en used-look anzubieten