Zentrifugalkraft einzige absolute Größe?

  • Hallo!


    Es ist das erste Thema, welches ich hier bei den allgemeinen Themen mache. Mir ist aufgefallen, dass in diesem Forum teilweise enormes theoretisches Fachwissen vorhanden ist, welches ich jetzt mal nutzen möchte um eine Frage von mir beantwortet zu bekommen.


    Ich bin mir der Equivalenz bzw. prinzipiellen Umwandelbarkeit aller Bewegungs-/Energieformen in andere Bewegungs-/Energieformen bewusst. Grundsätzlich gelten sogar die gleichen Formeln für die Beschreibung dieser Größen.


    Jetzt ist mir allerdings eine Sache aufgefallen, die mich nicht mehr losläst. Wenn man sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit relativ zu einem anderen Objekt bewegt, kann man diese relative Geschwindigkeit messen. Es ist allerdings sehr schwer im Weltall einen Fixpunkt auszumachen, weswegen man nie weiß, wie schnell man sich wirklich gerade bewegt, weil man immer einen Vergleich braucht, an dem man sich messen kann. Der leere Raum kann diese Referenz schließlich nicht liefern. Bewege ich mich schnell, weil sich die Erde dreht? Oder Bewege ich mich schnell, weil ich mit ihr um die Sonne kreise, bewege ich mich schnell, weil ich mit ihr um das Zentrum der Milchstraße rotiere usw.


    Wenn ich versuche diese Gesetzmäßigkeit auf die Bewegung der Rotation zu erweitern, stoße ich persönlich gerade an eine Grenze:


    Wenn ich mich wie Sandra Bullock und George Clooney im Weltraum mit einem anderen Astronauten an eine Leine binde und ständig einen Zug auf dieser leine merke, kann ich (bei völliger Abwesenheit anderer Referenzpunkte) darauf schließen, das wir umeinander rotieren. Sonst wäre die Zentrifugalkraft nicht da, die uns eigentlich auseinanderschleudern will. Ist dieser Zug NICHT da, rotieren wir auch nicht. Wenn ich das ganze superexakt mache, kann ich irgednwann mit einer gewissen Präzision sagen, dass ich NICHT rotiere.


    Ich habe einen Zustand erreicht, den ich bei geradliniger Bewegung nie erreichen kann: Die Gewissheit mich nicht zu bewegen. Relativ zu allem!


    Selbst wenn das gesamte Universum rotieren würde und aufgrund der Zentrifugalkraft die äußeren Galaxien weggeschleudert würden (Dunkle Materie gibts doch gar nicht [;)]) könnte ich im Erdorbit mit Sandra Bullock am Gürtel beweisen, dass nicht wir rotieren und das Universum steht still, sondern dass wir still stehen und das Universum rotiert.


    Das geht selbst bei größeren Objekten. Solange der Mond nicht auf die Erde fällt, weiß ich, dass wir uns umeinander drehen müssen um die erforderliche Gegenkraft zu bekommen. Egal was sonst im Universum abgeht: Das System Erde Mond dreht sich umeinander.


    Ist die Zentrifugalkraft bzw. die Rotation also eine universelle Größe, bei der wir überall und jederzeit einen Nullpunkt definieren können?


    Irgednwie klingt das unheimlich und faszinierend zugleich.


    Wäre nett, wenn ihr promovierten Astrophysiker mich nicht zu sehr auseinander nehmen würdet! ;)


    Viele Grüße
    Michael

  • Hi Michael, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich habe einen Zustand erreicht, den ich bei geradliniger Bewegung nie erreichen kann: Die Gewissheit mich nicht zu bewegen. Relativ zu allem!<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Nein- damit hast du nur bewiesen das du dich relativ zu Sandra Bullock am Gürtel hängend nicht bewegst.


    Ob ihr beide dann realtiv zur Erde keine Bewegung macht oder zu unserer Milchstraße oder zu sonst etwas kannst du damit nicht bestimmen- außer du beobachtest die anderen Objekte. Wenn ihr zusammenhängend keinen Zug aufeinander ausübt rotiert ihr nicht mehr um einen gemeinsamen Punkt- aber ihr könnt euch dabei in affenartiger Geschwindigkeit in jede beliebe Richtung bewegen.


    Nimm die Sandra Bullock am Gürtel, steig in den Bus und bleib mit ihr zusammen ruhig auf der Stelle stehen oder spring mir ihr zusammen aus einem Flugzeug- ihr bewegt euch nicht zueinander, aber ihr bewegt euch (im zweiten Fall wohl ziemlich hektisch [:D])


    Gruß
    Stefan

  • Hallo Michael,


    Du denkst spannende Gedanken, die mir vor Jahren so ähnlich auch durch den Kopf gegangen sind. Und Du machst den gleichen Denkfehler wie ich damals. [:)]


    Die lineare Geschwindigkeit beschreibst Du ganz richtig als relative Geschwindigkeit zweier Punkte zueinander. Du (in Deinem Raumschiff) rast mit 0,1c an einem Stern vorbei und misst Deine Geschwindigkeit.
    Was hast Du gemacht: Du vergleichst zwei Punkte im Raum.


    Wenn Du und Sandra an der Leine hängt und diese straff ist und bleibt, ziehst Du ganz richtig den Schluss, dass Ihr umeinander rotiert. Anhand der Zentripetalkraft die die Leine aufbringen muss (die Zentrifugalkraft ist eine sogenannte Scheinkraft und existiert physikalisch gesehen gar nicht) kannst Du sogar Eure Rotationsgeschwindigkeit berechnen.
    Und was hast Du gemacht: Du vergleichst wieder zwei Punkte im Raum. Dich un Sandra.


    Die Zentripetalkraft ist genauso wenig eine "absolute" Größe wie die Geschwindigkeit. In beiden Fällen betrachtest Du ein System zweier Punkte und die relative Bewegung der beiden Punkte zueinander. Im einen Fall ist sie gleichförmig (Stern-Raumschiff), im anderen kreisförmig (Sandra-Michael), weil sie durch die von der Leine aufgebrachte Zentripetalkraft eine kreisförmige Bewegung ist.
    Physikalisch gesehen ist die kreisförmige Bewegung nämlich eine beschleunigte Bewegung gemäß dem Newtonschen Axiom, wobei die Zentripetalkraft die wirkende Kraft ist.
    Die Leine hält Euch zusammen und muss dafür eine Kraft aufbringen. Wenn sie sie nicht aufbrigen kann, reißt sie und Du und Sandra werdet Euch mit gleichmäßiger Geschwindigkeit linear voneinander entfernen und diese Geschwindigkeit auch messen können.


    Google mal Zentrifugalkraft und Zentripetalkraft. Dann werden Dir die Zusammenhänge klarer werden.


    Bis dann:
    Marcus

    16" f/4 Dobson, 6" f/5 Dobson, C8, 60/360 Apo, 70/700 PST-Mod "Sunlux"


    Zeige mir einen Dobson und ich zeige Dir eine Baustelle

  • Ich will mich mal nicht in eure Diskussion einmischen, obwohl ich auch dieses Thema sehr spannend finde!
    ABER: wwnn sich das ganze Universum dreht (Raum+Zeit) an was würdest du es merken, wenn du doch ein Teil dieses "Systems" bist? :)


    Trotzdem schönes Thema


    CS
    Chris

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Der_Michael</i>
    <br />
    Wenn ich mich wie Sandra Bullock und George Clooney im Weltraum mit einem anderen Astronauten an eine Leine binde und ständig einen Zug auf dieser leine merke, kann ich (bei völliger Abwesenheit anderer Referenzpunkte) darauf schließen, das wir umeinander rotieren.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    ... oder dein Partner wird linear konstant beschleunigt.

  • Ganz so naiv ist die Fragestellung nicht.
    Aber konkret ist es so, dass die Gesamtheit des Universums für einen rotierenden Körper hinsichtlich Drehimpuls eine Orientierung gibt.


    Nimm eine Kaffeetasse in einer Rakete, die gleichmäßig beschleunigt, damit der Kaffee nicht schwerelos aus der Tasse fliegt. Rotiert die Rakete gleichzeitig dann ist die Oberfläche des Kaffees parabelförmig ausgehöhlt (wie nach dem Umrühren).


    Ob dieser Effekt in einem "leeren" Universum auch so wäre, das kann man leider nicht testen.


    Diese Überlegungen gehen Richtung "Machsches Prinzip", das u.a. Grundlage der Relativitätstheorie ist. So richtig befriedigend lässt sich die Frage derzeit nicht beantworten. Aber vielleicht weiß jemand mehr dazu.


    Gruß

  • Hallo Michael,
    "sondern dass wir still stehen und das Universum rotiert" schreibst du.


    Etwas ähnliches hatten wir schon mal unter "c und die Geschwindigkeit Null" vom 4/3-2013, wo ich die Möglichkeit eines absoluten Ruhepunktes im Universum nachfragte.
    Den gibt es allso nicht! Auch nicht eine Rotationsbewegung gleich Null hilft da weiter. Die Kreisbewegung entspricht, wie schon gesagt, einer Beschleunigung. Damit eine Kreisbewegung zu Stande kommt, muß erst mal eine Kraft wirken.


    Weiter ist ein eventuelles "rotierendes" Universum wahrscheinlich nicht zubeweisen. Man müßte erst mal einen Bezugspunkt finden, und den hat man nicht. Man hat ja festgestellt, daß das Universum expandiert. Der Einfluß auf die Materie dabei ist gleich Null, was vielleicht auch so wäre, wenn es nun rotieren würde. Und was rotiert dann[?]

  • Hi!


    Erstmal danke für die zahlreichen Antworten! Ich habe gemerkt, dass ich mich in einem Punkt nicht ganz sauber ausgedrückt habe:


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Gewissheit mich nicht zu bewegen. Relativ zu allem!<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Damit meinte ich ausschließlich die rotative Bewegung.


    Ich habe aus der Relativitätstheorie gelernt, dass es eine absolute, lineare Geschwindigkeit nicht gibt, weil es praktisch (vllt auch theoretisch, das interessiert mich aber nicht) kein definierbares, im Universum ruhendes Koordinatensystem gibt, auf das man seine absolute Geschwindigkeit beziehen könnte. Zu jeder Untersuchung muss man eine "Null" definieren, zu der man referenzieren kann, anderseits machen der Raum und die Zeit unglaubliche Sachen, damit wieder alles stimmt. [:)]


    Bei der Rotation ist das, wie ich glaube jedoch anders. Ich stelle mir folgenden Versuch vor: Ich bin auf den Weltmeeren mit einem Kompass unterwegs, bei dem die Beschriftung für die Himmelsrichtung abgegangen ist, die Strichlinien sind allerdings noch erkennbar. Sobald ich es geschafft habe mein Boot so unter Kontrolle zu bringen dass sich das Teil nicht mehr dreht, weiß ich, dass ich mich nur noch translatorisch bewege. Ich weiß nicht wohin und wie schnell ich dahindümpel. Vielleicht bewege ich mich auch mit einem Hurrican unglaublich schnell, das kann ich aber am Kompass nicht ablesen.


    Auch ohne die Himmelsrichtungen auf dem Kompass kann ich also eine zielgerichtet Reise durchführen (auch wenn ich die Richtung nicht exakt beschreiben kann). Ich rotiere definitiv nicht mehr relativ zu den Magnetfeldlinien der Erde.


    Wenn ich jetzt wieder in den Erdorbit gehe, bringt es auch nichts, wenn ich mich an Bord der ISS befinde. Die fliegt soweit ich weiß auch immer mit dem japanischen und europäischen Modul (als Weltraumschrottpartikel-opferanoden) voraus und die amerikanischen und russischen Module sind dahinter. Das heißt die ISS dreht sich bei einer Umdrehung um die Erde auch einmal um sich. Ein Astronaut im ATV und einer im Columbusmodul würden ohne die ISS Außenwände also voneinander wegdriften. Wahrscheinlich driftet man in einem ruhenden Raumschiff bei der Drehung um die Sonne auch innerhalb eines Jahres voneinander weg.


    Aber man könnte mit unendlich viel Geduld, Zeit, und Proviant so lange mit Steuerschüben rumprobieren, bis der Partner an der Leine nicht mehr zieht. In dem Moment rotieren wir nicht mehr umeinander und ich weiß, dass ich mich nur noch translatorisch bewege. Wie in der Situation auf dem Meer.


    Auf dem Meer waren es die Magnetfeldlinien der Erde, zu denen ich mich ausgerichtet habe und zu denen ich meine Rotation eingestellt habe. Zu welchen habe ich mich im Raum ausgerichtet? Wenn es jetzt für die Translation im All aufgrund der Relativitätstheorie nicht ein ruhendes, sondern für unendlich viele unterschiedliche Versuche unendlich viele sich translatorisch bewegende Koordinatensysteme gibt, so können sie doch nicht relativ zueinander rotieren!


    Versuche in einem rotierenden Koordinatensystem würden immer daneben gehen. Linear außerhalb der Rotationsachse abgeschossene Versuchskörper bewegen sich nicht mehr linear zum Koordinatensystem, sondern entfernen sich zudem senkrecht zur Rotationsachse. Dazu gabs mal ein tolles Experiment im Fernsehn, wo die Promis in einem drehenden Topf sitzen und sich gegenseitig mit Wasserpistolen beschießen sollen. Die Gaudi war groß! Aus der Sicht der Probanden schossen die Wasserpistolen schief durch die Luft, wurden also in einem rotierenden System abgeschossen. Die Probanden hätten also auch ohne den Hinweis Ihres Innenohres und der Augen nach ein paar Versuchen (die die Zentrifugal(Zentripetalkraft) ausschließen, mit den Wasserpistolen rasfinden müssen, dass sie rotieren. (Hier gibts übrigens auch diese Scheinkrafterklärung mit der "Korioliskraft", die ja auch nur aus einer Umwandlung einer Drehung mit hoher Drehzal mit wenig Trägheitsmoment in eine mit niedriger Drehzal und hohem Trägheitsmoment entsteht)


    Das scheint mir persönlich ein Beweis zu sein, dass die Rotation ein absolutes Maß ist, bei dem es ähnlich dem absoluten thermischen Nullpunkt einen absoluten Wert geben muss.


    Leider sind die Antworten die mir das Netz dazu verspricht nicht befriedigend genug.


    Grundsätzlich bin ich nämlich der Ansicht, dass im Prinzip für alle Potenzial-/ Strömungs-/ Geschwindigkeits-/ Beschleunigungs-/ Widerstands-/ Leistungs- und Energieformen die gleichen Gesetze gelten müssen. Nur hier ist irgendwo ein Haken.


    Wenn ihr es könnt, dann helft ihn mir zu finden, denn er kratzt! [;)]


    Viele Grüße
    Michael

  • Hi Michael, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Das scheint mir persönlich ein Beweis zu sein, dass die Rotation ein absolutes Maß ist...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Weshalb leitet du das daraus ab? Mit dem Beispiel der Wasserspritzerei in dem Karussell- es ist doch ausschließlich abhängig von der Drehzahl wie sich der Wasserstrahl der Spritzpistole "verbiegt". Dreht das Ding nur langsam, spritzen sich die Jungs fast direkt gegenseitig ins Gesicht- dreht sich das Ding schneller, müssen sie entsprechend mehr vorhalten- ist die Geschwindigkeit groß genug dann treffen sie sich wohl nur noch selbst- weil der Vorhaltewinkel gegen 90° geht und das Wasser nicht schnell genug wegfliegt.


    Gruß
    stefan

  • Hallo Stefan,


    da hast du absolut recht. Natürlich ist das alles eine Frage der Genauigkeit. Beim einfachen Spiel in der drehenden Dose registriere ich ja auch die Drehung der Erde nicht! Aber der Einfluss ist unbestritten da und könnte mit exakten Messmitteln nachgewiesen werden.


    Meine Fragestellung ist theoretischer Natur. Das die Astronauten in der ISS voneinander wegdriften wäre auch nur theoretisch nachweisbar, weil die Luftzirkulation in der Station aufgrund der starken Lüfteranlagen stärker sein dürfte als jede Zentrifugalkraft. Dann atmen die Leute da oben noch und jede Messung ist dahin!


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Weshalb leitet du das daraus ab?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Wenn keine Zentrifugalkraft zwischen zwei Objekten herrscht, bewegen sie sich zwangsweise ausschließlich translatorisch, was den Begriff "Rotation" für mich zu einer absoluten Größe macht. Ich kann mir jedenfalls nicht vorstellen, wie ich parallel zu Sandra Bullock durch den Raum gleite und in einiger Entfernung zwei andere Personen sehe, die aus meinem Betrachtungswinkel umeinander rotieren, ohne dass ein Seil sie zusammenhielt. Oder andersrum zwei Planeten, die, ohne sich aus meinem Betrachtungswinkel umeinander zu rotieren, nicht aufgrund der Gravitation ineinander stürzen.


    Viele Grüße
    Michael

  • Michael,
    wie gesagt, es ist die Gesamtheit der Masse/Energie des Universums, die dafür sorgt, dass Du eine rotierende Kaffeetasse in der Rakete von einer nicht rotierenden Kaffeetasse unterscheiden kannst. Von mir aus kannst Du auch zwei Astronauten an einen Strick binden. Der Kaffee ist mir allerdings sympatischer. [:D]


    Allgemein läuft das auf die Frage hinaus, wie man Drehimpuls feststellt. Immerhin speichert eine Masse (mit Trägheitsmoment) bei vorhandenem Drehimpuls (wie ein Schwungrad) Energie. Und es gilt ja der Energieerhaltungssatz. Wenn also zwei Astronauten mit Seil aneinandergebunden umeinander rotieren, dann speichern sie Energie. Und wenn man nur die Betragsseite betrachtet ist bei Stillstand der Rotation die Energie am geringsten. Zufällig (oder nicht ganz zufällig) ist der Stillstand (das Energieminimum, lockere Seil) dann gegeben, wenn die fernen Sterne am Firmament scheinbar ruhen und du vom Anblick nicht schwindlig wirst.


    Gruß

  • Kalle,


    meinst du mit <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">die Gesamtheit der Masse/Energie des Universums<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote"> sowas wie den statistischen Durchschnitt aller Drehimpulse im Universum?


    Viele Grüße
    Michael

  • Hi Michael, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wenn keine Zentrifugalkraft zwischen zwei Objekten herrscht, bewegen sie sich zwangsweise ausschließlich translatorisch, was den Begriff "Rotation" für mich zu einer absoluten Größe macht.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Die einzig absolute Größe in dem Fall ist doch nur- du hast in dem Fall <font color="orange">keine</font id="orange"> Rotation. Also ist für diesen Fall die Größe Rotation gleich Null.


    In jedem anderen Fall tritt eine unterschiedliche Kraft auf, die bei der Rotation zweier mit seinem Seil verbundenen Körpern wirkt- entsprechend der Geschwindigkeit und abhängig von deren Masse.


    Ohne äußeren Bezugspunkt und ohne zu wissen, wie groß die Massen sind, kannst du nicht einmal die Geschwindigkeit der Rotation ermitteln. Einzig die zwischen den Massen wirkende Kraft wäre messbar, aber daraus kannst du ohne den Rest nichts ableiten.


    Gruß
    Stefan

  • Hallo Stefan,


    genau das wollte ich sagen, bzw. bestätigt oder verständlich widerlegt haben! [:)] Der Fakt, dass ich bei der Bewegungsgröße Rotation einen Zustand "null" erreichen und mir in dieser Situation darüber bewusst sein kann, unterscheidet ihn elementar von der translatorischen Bewegung, wo ich immer eine Referenz brauche.


    Das ist doch äußerst befriedigend! Wenn ich schon der "Willkür" der Raumzeit über die Definition meiner translatorischen Bewegung ausgesetzt bin, kann ich mir wenigstens meines rotatorischen Standpunkts sicher sein!


    (==&gt;)Kalle: Der scheinbare Stillstand der Sterne am Himmel dürfte doch eher aufgrund der extrem langsamen Bewegung kommen. Oder gibt es gesicherte Beweise, dass das Universum sich nicht dreht?


    Das mit der Energie finde ich auch eine schöne Erklärung! Die Abwesenheit von Energie im nicht rotierenden Astronautenduo kommt der Analgoe mit dem absoluten thermischen Nullpunkt nahe. Wie sollen sich die Teilchen noch weniger bewegen als gar nicht?


    Nur bei der translatorischen Bewegung scheint die Definition von fehlender Energie nicht möglich, da es immer einen Bewegungspartner geben kann, der sich anders bewegt als man selbst.


    Danke!
    Michael

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kalle66</i>
    <br />Michael,
    wie gesagt, es ist die Gesamtheit der Masse/Energie des Universums, die dafür sorgt, dass Du eine rotierende Kaffeetasse in der Rakete von einer nicht rotierenden Kaffeetasse unterscheiden kannst.


    Gruß
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">



    Die Rotation als Bewegungszustand kann ohne den Rest des Universums festgestellt werden. Eingeschenkter Kaffe wird sich in einer frei schwebenden rotierenden Tasse nicht lange halten, egal was da drum herum noch an Masse ist.


    Gruß,
    Jo

  • Hallo Michael,
    was du eigentlich machst, ist, daß du der Rotationsbewegung eine Besonderheit zuordnest.
    Rotation ist aber eine ganz und gar ordinäre Bewegungsform, die sich im Falle der beiden Astronauten, wenn du das Seil durchschneidest, allso keine Kraft wirkt mehr, in deren geradlinige Bewegung von einander weg auflöst.
    Im Falle von Rotation gleich Null auch keine Bewegung der Astronauten relativ zueinander. Allso gilt, daß die vermeintliche Besonderheit der Rotation genauso zwei Objekten zugeordnet werden kann, die sich relativ zueinander nicht bewegen.
    Wie sollte denn sowas etwas Besonderes oder Absolutes sein?

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Der_Michael</i>
    <br />Der Fakt, dass ich bei der Bewegungsgröße Rotation einen Zustand "null" erreichen und mir in dieser Situation darüber bewusst sein kann, unterscheidet ihn elementar von der translatorischen Bewegung, wo ich immer eine Referenz brauche.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Michael,


    Das ist auch kein Wunder. Wie ich oben schon schrieb, ist eine Kreisbewegung physikalisch gesehen eine beschleunigte Bewegung. Genauso als würdest Du in einer Rakete sitzen. Wenn sie beschleunigt, kannst Du den Kaffee in der Tasse halten. Wenn die Beschleunigung endet und die Rakete (und Du & Dein Kaffee) in eine gleichmäßige, kräftefreie Bewegung übergeht, gibt es ziemlich schnell eine Sauerei. [;)]


    Was mich an dieser ganzen Diskussion und Deiner Frage nämlich ein wenig stört, ist der Begriff "absolut". Physikalisch ist er nicht definiert, deshalb ist nicht ganz klar, was Du damit eigentlich sagen willst.
    Dass Du den "Zustand Null" der Rotation feststellen kannst, ist absolut nichts bedeutendes. Genauso kannst Du den "Zustand Null" einer linearen Beschleunigung feststellen. In beiden Fällen ist er erreicht, sobald keine Kraft und keine Beschleunigung mehr wirkt. Nichts zieht mehr an der Leine zwischen Dir und Sandra Bullock und der Kaffee schwappt aus der Tasse.
    Unter dem kinetischen Aspekt ist die Rotation damit der linearen Beschleunigung gleich gestellt. Die eine ist genauso "absolut" wie die andere.


    Löse Dich vom Bild des sich drehenden, starren Systems. Denke nicht an Sandra Bullock und Dich an einer Schnur. Denke an zwei Massen, die sich linear gleichförmig zueinander bewegen. Und die dann durch eine zwischen ihnen wirkende Kraft (Gravitation, Leine) auf eine Kreisbahn umeinander gezwungen werden.
    Diese Kraft ist die Zentripetalkraft und die resultierende Kreisbewegung ist eine beschleunigte Bewegung. Die Zentripetalkraft wirkt in Richtung des gemeinsamen Drehpunktes und die resultierende Beschleunigung ebenfalls. Also genau senkrecht zum momentanen Bewegungsvektor. (Stichwort Kräftezerlegung und Bewegungsvektoren. Grundkurs Physik Stufe 11.) Und sobald eine Beschleunigung auf ein System wirkt, lässt sich dies feststellen.


    Denke physikalisch.
    Nicht die Rotation ist eine absolute Größe. Absolut in Deinem Sinne und Verständnis ist die beschleunigte Bewegung, bzw. die Kraft, die diese Beschleunigung bewirkt.
    Sobald sich ein System beschleunigt bewegt, lässt sich dies <b>im</b> System feststellen. Wenn sich das System gleichförmig bewegt, kann dies nur mit Hilfe eines <b>äußeren</b> Bezugspunktes festgestellt werden.


    Und die Rotation, egal in welchem Maßstab, ist nun mal eine beschleunigte Bewegung.
    Und es gibt keine Zentrifugalkraft. Das kann man nicht oft genug sagen. Deshalb noch mal in fett:
    <b>Es gibt keine Zentrifugalkraft!
    Kreisbewegung ist eine beschleunigte Bewegung!</b> [:D]


    Versuche das zu verstehen und klopfe Dein Gedankengebäude noch mal unter diesem Aspekt ab. Wie gesagt, vor ein paar Jahren hatte ich ganz ähnliche Überlegungen und dachte, die Rotation sei gegenüber der linearen Bewegung ausgezeichnet. Und das ist sie auch. Aber nur, weil sie beschleunigt ist und dadurch <b>keine lineare Bewegung ist.</b>
    Kreisförmige und lineare Bewegung miteinander zu vergleichen ist somit ein Vergleich von Äpfeln und Birnen.


    So, genug Fettschrift für heute. Ich will jetzt Game of Thrones gucken. [:p]


    Bis dann:
    Marcus

    16" f/4 Dobson, 6" f/5 Dobson, C8, 60/360 Apo, 70/700 PST-Mod "Sunlux"


    Zeige mir einen Dobson und ich zeige Dir eine Baustelle

  • Hi Marcus,


    danke für deine Geduld. Ich verstehe, dass die Kreisbewegung einer gleichförmigen Beschleunigung gleichzusetzen ist. Ich hatte in der Schule immer Probleme mit dem Wort Erd<font color="orange">beschleunigung</font id="orange">, weil ich dachte ich werde doch gar nicht "beschleunigt" im landläufigen Sinne des Wortes "schneller gemacht". Aber wenn man in einem Flugsimulator sitzt und der kippt nach hinten hat man die (schlechte, weil unvollständige) Illusion einer Beschleunigung beim Flugzeugstart und das gleiche könnte man in der Schwerelosigkeit in einer Zentrifuge machen.


    Was mich fasziniert und was ich nicht glauben konnte oder für einen Fehler in meinem Kopf hielt ist der Fakt, das wenn ich nicht rotiere mit Fug und Recht behaupten kann tatsächlich rotationstechnisch zu ruhen. Linear geht das nicht, weil dann immer einer schreit: "Wir rasen mit x m/s durch den Raum um die Sonne/Milchstraße etc."


    Wenn ich also frei im Raum schwebend den Kaffee mit spiegelglatter Oberfläche in der linear beschleunigten Tasse sehe oder (um die Beschleunigung der Tasse mal wegzulassen) eine ideale Kugel aus Kaffe vor mir schweben sehe, kann ich mit Fug und Recht behaupten, dass sie sich rotativ NICHT bewegt. Und dann kann keiner kommen und sagen, dass diese "Illusion des rotativen Stillstands" daher kommt, dass sich das Inertialsystem auch dreht und dadurch Zentrifugal<font color="orange">effekte</font id="orange"> nicht zeigen. Wenigstens einer Bewegungsgröße in der ich mich befinde kann ich also sicher sein.


    Ich bin froh, dass sich dieser Gedankengang als richtig herausgestellt hat. Damit grenzt sich die Rotation in weiterem Maße von der Translation ab, weil es keinen "Schein"stillstand gibt, sondern einen echten (und für mich ist das auch irgendwie absolut, weil mir keiner sagen kann, dass ich einer Illusion zum Opfer gefallen bin, wie es bei der Translation der Fall sein kann).


    Vielleicht habe ich physikalisch nicht den nötigen Background um das als selbstverständlich anzusehen und bin daher grade sehr erleichtert![:)]


    Vielen Dank ans Forum! Ihr habt mir sehr geholfen!
    Gute Nacht!
    Michael


    Kleiner Nachtrag: Es wäre also eine interessante Aufgabe, ein Weltraumteleskop mit hochgenauen Sensoren so in einem Erdorbit zu positionieren, dass es sich bei dem Weg um die Erde nicht mehr um sich selbst dreht. Dann könnte man die Rotation des Universums untersuchen/dokumentieren. Solche Aussagen über Bewegungen kann man entweder nur relativ machen (translatorisch hat der Herr Hubble da ja tolle Beobachtungen gemacht) rotatorisch wäre es absolut möglich. Deswegen der Begriff "absolut".

  • Hallo Michael,


    Zwar bin ich mir nicht sicher, ob ich die Diskussion in allen Aspekten verstanden habe, doch ich lege mal dar, was ich mir auf der Grundlage meines laienhaften Verständnisses zusammenreime. Dabei verfolge ich die Denklinie von Kalle, Jemand und Jo.


    Deine Frage erinnert mich an Newtons Eimer. Newton war folgender Meinung: Wenn wir einen Eimer mit Wasser füllen, ihn an einem Seil aufhängen und ihn in Drehung versetzen, dann vollzieht der Eimer samt dem Wasser eine absolute Bewegung, d.h. er bewegt sich gegenüber dem als ruhend gedachten absoluten Raum.


    Was heißt absolute Bewegung und absoluter Raum? Wenn zwei Systeme sich unbeschleunigt gegeneinander bewegen, kann man nicht feststellen, welches von beiden sich bewegt und welches ruht. Von System A aus mag es so aussehen, als bewege sich System B an ihm vorbei, aber von B aus scheint es, als bewege sich A vorbei. Wer hat Recht? Das läßt sich nicht sagen. A und B vollziehen eben keine absolute, sondern nur eine relative Bewegung.


    Die Werte der relativen Bewegungen kann man nach Newton problemlos von einem System ins andere umrechnen (Galileitransformation). Nehmen wir den berühmten Mann im Zug, der in Fahrtrichtung geht und dabei von einem Menschen am Bahndamm beobachtet wird. Der Mann im Zug selbst bewegt sich vielleicht mit 5 km/h nach vorn, doch der Mann am Bahndamm sieht ihn sich mit 105 km/h bewegen (100 km/h für den Zug + 5 km/h Eigenbewegung des Mannes). D.h. die Geschwindigkeit des Mannes im Zug muß relativ auf das jeweilige Bezugssystem angegeben werden, denn sie ist je nach Bezugssystem eine andere. Sie ist relativ.


    Bei beschleunigten Bewegungen verhält es sich nach Newton jedoch anders. Angenommen der Mann steht zunächst im Gang des Zuges und rennt plötzlich in Fahrtrichtung los. Ein Beobachter, der sich ebenfalls im Zug befindet, mißt die Beschleunigung, und der Mensch, der am Bahndamm steht, mißt sie auch. Beide erhalten den gleichen Wert für die Beschleunigung des losrennenden Mannes. D.h. der Wert für die Beschleunigung ist nicht relativ auf das jeweilige Bezugssystem, sondern er ist für alle Bezugssysteme gleich. Er gilt absolut.


    Die Nichtrelativität der Beschleunigung brachte Newton auf die Idee, daß beschleunigte Bewegungen absolute Bewegungen sind. D.h. sie sind Bewegungen in Bezug auf den als ruhend gedachten absoluten Raum. Unbeschleunigte Bewegungen sind dagegen bloß relativ auf andere unbeschleunigte Systeme. Anders gesagt: Bei unbeschleunigten Bewegungen läßt sich nicht ohne weitere Qualifikation sagen, daß A sich bewege und B ruhe, denn man kann einfach die Perspektive wechseln und sagen, daß A ruhe und B sich bewege. Bei beschleunigten Bewegungen ist ein solcher Perspektivenwechsel nach Newton nicht möglich.


    Daraus ergibt sich die (recht unanschauliche) Konsequenz, daß alle unbeschleunigt bewegten Systeme (= Inertialsysteme) als ruhend gegenüber dem absoluten Raum zu denken sind, während die beschleunigten Systeme sich gegenüber dem absoluten Raum bewegen.


    Nun gibt es verschiedene Arten von beschleunigten Bewegungen, nämlich translatorische Bewegungen und Rotationsbewegungen. Grundsätzlich sind sie nicht verschieden voneinander (darauf insistiert Marcus). Beide gelten nach Newton als absolut. In seinem Beispiel vom rotierenden Eimer hebt er aber die Rotationsbewegung hervor. Der Eimer und das Wasser in ihm bewegen sich absolut.


    Ernst Mach hat versucht, eine alternative Sichtweise zu entwickeln (sog. Machsches Prinzip). Er meinte, auch die Rotationsbewegung des Newtonschen Eimers sei letztlich bloß eine Relativbewegung, ebenso wie die Bewegungen der Inertialsysteme. Die Drehung des Eimers erfolge nämlich relativ zu den umliegenden Massen (Sterne, Galaxien etc.). Machs These besagt: Es ist egal ob ich mir den Eimer als rotierend und den Rest des Weltalls als ruhend vorstelle, oder den Rest des Weltalls als rotierend und den Eimer als ruhend. Die Sichtweisen lassen sich nicht unterscheiden. Wenn Machs These richtig wäre, müßten die beobachteten Effekte also so oder so auftreten.


    Nach Newton gilt: Wenn der Eimer rotiert, tritt eine Zentripetalkraft auf, und die Trägheit des Wassers, das auf die Kreisbahn gezwungen wird, macht sich dadurch bemerkbar, daß es gegen die Eimerwände drückt. Wenn der Eimer auf der Erde aufgehängt ist, wölbt sich die Oberfläche des Wassers.


    Nach Mach würde gelten: Die gleichen Effekte treten auch dann auf, wenn der Eimer auf der Erde ruht und stattdessen das Weltall um ihn rotiert. Obwohl der Eimer sich gar nicht bewegt, würde eine Zentripetalkraft im Eimer auftreten, die Trägheit des Wassers würde sich bemerkbar machen, das Wasser würde gegen die Wände drücken und die Oberfläche würde sich wölben. Demnach kann ich den Eimer als ruhend oder als rotierend betrachten, die Effekte wären die gleichen. (Offensichtlich wird hier, anders als bei Newton, die Rotationsbewegung, obwohl beschleunigt, als bloß relativ und nicht als absolut angesehen.) Jo (Kreislauf) scheint das Machsche Prinzip für falsch zu halten, wenn er schreibt: „Die Rotation als Bewegungszustand kann ohne den Rest des Universums festgestellt werden.“ So würde Newton sprechen.


    Eine weitere Konsequenz des Machschen Prinzips wäre wohl diese: Angenommen es gäbe im Universum nur den wassergefüllten Eimer, sonst keine Massen, keine Sterne, keine Galaxien, nichts. Wenn jetzt der Eimer in Rotation versetzt würde (Achtung: Deckel drauf!), würde nichts geschehen: Es würde keine Zentripetalkraft auftreten, die Trägheit des Wassers würde sich nicht äußern, das Wasser würde nicht gegen die Wände drücken. Denn diese Effekte treten nach Mach nur relativ zum umliegenden Weltall auf, das aber gerade nicht existiert.


    Leider läßt sich das experimentell nicht überprüfen. Ob das Machsche Prinzip weitgehend anerkannt ist, entzieht sich meiner Kenntnis.


    Wie das alles nun auch noch relativistisch zu deuten wäre, übersteigt mein Begriffsvermögen. Mach hat diese Ideen vor Einstein entwickelt, und Einstein hat wohl darauf zurückgegriffen. In diesem Artikel wird erklärt, daß die ART dem Machschen Prinzip aber nur teilweise Rechnung trägt:


    http://www.mahag.com/grav/mach.php


    Michael, wenn man vor diesem Hintergrund Deine Fragen beantworten wollte, wäre wohl folgendes zu sagen:


    „Ich habe einen Zustand erreicht, den ich bei geradliniger Bewegung nie erreichen kann: Die Gewissheit mich nicht zu bewegen. Relativ zu allem!“


    Nach Newton stimmt das nicht. Du weißt nur, daß Du keine Rotationsbewegung ausführst. Selbst wenn Du feststellen würdest, daß Du auch keiner translatorischen Beschleunigung unterliegst, würdest Du Dich dennoch vermutlich unbeschleunigt bewegen. Und diese Bewegung ist relativ, d.h. Du kannst es so sehen, als würdest Du ruhen und alle anderen bewegten sich, aber von anderen Systemen aus würde es umgekehrt erscheinen.


    „Selbst wenn das gesamte Universum rotieren würde […], könnte ich im Erdorbit mit Sandra Bullock am Gürtel beweisen, dass nicht wir rotieren und das Universum steht still, sondern dass wir still stehen und das Universum rotiert.“


    Nach Newton könntest Du in der Tat feststellen, ob Du rotierst oder nicht, weil die Rotationsbewegung als beschleunigte absolut ist. Nach Mach hingegen könntest Du jedoch nicht feststellen, ob Du rotierst oder das Universum: Beide Sichtweisen wären gleichwertig, weil für Mach die Rotationsbewegung relativ ist.


    Viele Grüße
    Johannes

  • Johannes,


    danke für deine ausführliche Antwort. Das hat es nochmal auf den Punkt gebracht. Dauerhaft linear zu beschleunigen (also wirklich schneller zu werden) benötigt halt dauerhaft Leistung oder am Ende unendlich viel Energie, während die Rotation (auch wenn sie für den mitdrehenden Beobachter gleiche Effekte zu Tage fördert) lediglich eine Bewegungsgröße ist und somit dauerhaft realisiert werden kann (von Reibung abgesehen).


    Mit dem "Rest des Universums" sind ja meist die hier schon genannten "Fixsterne" gemeint, die ja auch irgendwie einer Bewegung folgen, wenn auch sehr langsam.


    Gibt es Beobachtungsergebnisse, die auf die Rotation bestimmter Teile des Universums schließen lassen? Bzw wenn man nach Mach sagen würde: Gibt es eine Rlativrotation zwischen einem ausreichend stabilisertem Teleskop und Teilen des Universums?


    Nachtrag: Ich habe einen interessanten Artikel gefunden: http://www.welt.de/wissenschaf…h-im-All-alles-dreht.html


    Warum kann man das drehende Universum mit ausreichend stabilisiertem Messgerät nicht nachweisen?


    Viele Grüße
    Michael

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Der_Michael</i>
    <br />
    Gibt es Beobachtungsergebnisse, die auf die Rotation bestimmter Teile des Universums schließen lassen? Bzw wenn man nach Mach sagen würde: Gibt es eine Rlativrotation zwischen einem ausreichend stabilisertem Teleskop und Teilen des Universums?


    (...)


    Warum kann man das drehende Universum mit ausreichend stabilisiertem Messgerät nicht nachweisen?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Michael,


    Die Planeten drehen sich um die Sonne. Nachweis durch direkte Beobachtung.
    Die Sterne drehen sich um den galaktischen Mittelpunkt. Nachweis durch Positionsbestimmungen der Sterne (Stichwort Gaia-Mission).
    Und die Kinetik der Galaxien lässt sich über die Rot- und Blauverschiebung feststellen.


    Aber mit welchen Sensoren willst Du bestimmen, dass ein Teleskop sich in kosmologischen Zeiträumen nicht dreht? Sagen wir mal, es soll sich maximal in einer Milliarde Jahren um die eigene Achse drehen dürfen. Wie willst Du das feststellen?
    Und das zweite ist, was willst Du beobachten um die Drehung des Universums festzustellen? Welcher Himmelkörper dreht sich "mit dem Universum" und hat keine eigene Bewegung? Und wie lange willst Du beobachten? Eine Million Jahre? 10 Millionen? Eine Milliarde?


    Und wie willst Du überhaupt verhindern, dass das Teleskop sich dreht? Es bewegt sich auf einer Bahn um die Erde. Um die Sonne. Um den galaktischen Mittelpunkt. Um das Massenzentrum der lokalen Gruppe. Um das Massenzentrum des Virgo-Superclusters. Um den Großen Attraktor.
    Das sind ziemlich viele Drehbewegungen, die es zu berücksichtigen gilt. [;)]


    Bis dann:
    Marcus

    16" f/4 Dobson, 6" f/5 Dobson, C8, 60/360 Apo, 70/700 PST-Mod "Sunlux"


    Zeige mir einen Dobson und ich zeige Dir eine Baustelle

  • Hallo,
    die Idee des absoluten Stillstands hat mich früher auch schon beschäftigt.Wenn sich das Universum um einen nichtrotierenden Körper dreht,sollte sich nach eurer Aussage trotzdem die Fliehkraft bemerkbar machen.So hab ichs verstanden.Aber das Universumn kann sich ja auch nur in eine Richtung drehen.Was passiert,wenn man die Kaffeetasse aber andersherum dreht?Wirkt dann die entgegengesetzte Kraft,also nach innen?
    Tut sie nicht,egal in welche Richtung,die Fliehkraft wirkt immer nach außen.Ich glaube daher,daß die Massen des äußeren Universums keinen Einfluß haben mit ihrer Drehrichtung.Vielleicht gibts tatsächlich ne Art absoluten Raums oder Stillstands.
    Gruß Armin

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Nachtrag: Ich habe einen interessanten Artikel gefunden: http://www.welt.de/wissenschaf…h-im-All-alles-dreht.html


    Warum kann man das drehende Universum mit ausreichend stabilisiertem Messgerät nicht nachweisen?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Ich habe damit noch so meine Probleme. Wenn das Universum tatsächlich einen Drehimpuls hat, dann müssten weitere Effekte eintreten bzw. eingetreten sein. Ich bin kein Kosmologe, aber allein der Drehimpulserhaltungssatz bereitet mir Kopfschmerzen, wenn ich zeitlich eine Rückrechnung bis zum Urknall mache. Je kleiner das Universum, desto schneller müsste es sich gedreht haben. Und dann kommt man zu Anfangszeiten ganz schnell auf relativistische Geschwindigkeiten, die per E=mc^2 dann dafür sorgen müssten, dass Bereiche mit höheren Geschwindigkeiten sich anders verhalten als die langsameren Bereiche. Dann wäre es vorbei mit der Isotropie, eine der Grundannahmen der Kosmologie. Das so jetzt meine Überlegung dazu.


    Auf der anderen Seite ... 18000 vermessene Galaxien ... Wahlforscher träumen von solchen Stichprobengrößen, wenn sie Prognosen machen. Mit 99% Wahrscheinlichkeit dürfte da - grob geschätzt - eine max. Abweichung von ca. 0,5% vom Erwartungswert (50%) auftreten. Man müsste die Stichprobe zur Sicherheit mal in unterschiedliche Raumrichtungs-Hälften aufteilen, ob sich dieses Missverhältnis dann immer noch zeigt. Naja ... es sind Physiker ... die kennen sicher die statistischen Analysemethoden.


    Gruß

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