Kraft wirkt als Zentripetalkraft?
Was bedeutet es wenn man sagt dass eine Kraft als Zentripetalkraft wirkt? Beispielsweise ist es so, dass ein Elektron wegen der Zentripetalkraft, die als Coulombkraft wirkt, nicht in den Atomkern stürzt und man sie bei der Rechnung daher gleichsetzen kann.
Allerdings meint mein Lehrer, dass diese beiden Kräfte nicht dasselbe sind. Ich verstehe aber nicht wo dann der Unterschied liegt, kann mir das bitte jemand erklären?
LG
4 Antworten
Emm, vom Zusammenhang her ist es umgekehrt!
Die CoulombKraft wirkt als ZentripetalKraft (im Atommodell von Bohr) und sorgt dafür, dass das Elektron auf der Kreisbahn bleibt und nicht wegfliegt!
Die häufige Vorstellung oder Erklärung, es gäbe eine Zentrifugalkraft, die mit der ZentripetalKraft im Gleichgewicht stehen würde ist falsch! Da ist KEINE andere Kraft! Ansonsten würde das Elektron ja erstrecht geradeaus fliegen.
Fährt man selbst um die Kurve muss die Zentripetalkraft von außen wirken, wenn man sich nicht gerade an einem Seil, oder einer Stange festhält. Was man dann spürt ist die Trägheit.
Ansonsten wird noch zwischen ZentralKraft und ZentripetalKraft unterschieden. Bei einem perfekten Kreis ist beides identisch. Aber bei einer Ellipse liegt die Zentripetalkraft senkrecht zur Geschwindigkeit, während die Zentralkraft eben auf einen der beiden Brennpunkte gerichtet, wo sich der schwerere Himmelskörper befindet.
Und welche Kraft verhindert dann dass das Elektron in den Atomkern stürzt?
Bitte keine quantenmechanische Erklärung, weil da sind wir noch lange nicht
Hüstel....Mechanisch: Die Geschwindigkeit aufgrund der kinetischen Energie! Das ist in der makroskopischen Welt auch so! Wer zu schnell ist und nicht genau 'trifft', 'fällt' am Kraftzentrum 'vorbei' und nicht grundsätzlich darauf!
Die Quantenmechanik kommt erst dadurch ins Spiel, dass die Energie und damit die Geschwindigkeit durch Strahlungsabgabe eigentlich sinken müsste, da sie eine Ladung periodisch bewegt. Und DAS erklärt Bohr einfach dadurch, dass eben bestimmte Bahnradien stabil sind. Fertig!
Beispielsweise ist es so, dass ein Elektron wegen der Zentripetalkraft, die als Coulombkraft wirkt, nicht in den Atomkern stürzt und man sie bei der Rechnung daher gleichsetzen kann.
In dem Beispiel wurde Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft vertauscht. Die Coulombkraft zieht das Elektron zum Kern, insofern ist es die Zentripetalkraft.
Eine Kraft, die als Zentripetalkraft wirkt bindet ein Objekt an eine Kreisbewegung. Eine Zentripetalkraft zieht ein Objekt zum Kreismittelpunkt der Kreisbewegung.
Beispielsweise ist es so, dass ein Elektron wegen der Zentripetalkraft, die als Coulombkraft wirkt, nicht in den Atomkern stürzt
Das ist eine Vorstellung, die mit dem Bohr'schen Atommodell ausgestorben ist. Es gibt im Atom keine kleinen Kügelchen, die um große Kügelchen kreisen (und "hineinstürzen" könnten).
Es gibt Wellenfunktionen, deren Absolutquadrat einer Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte von Elektronen entspricht, und die Eigenvektoren des Hamiltonoperators (im unendlichdimensionalen Hilbertraum, der Funktionen auf Vektoren abbildet) sind, was sie zu stabilen Zuständen macht (mit der Energie als Eigenwert). "Alle Elektronen im Kern versammelt" ist einfach keiner dieser Eigenzustände. Anschaulicher wird es leider nicht.
Zentripetal- und Zentrifugalkraft sind das Gleiche aus verschiedenen Beobachtungspositionen. Ein ruhender Beobachter sieht eine Kraft, die nach innen zeigt und ein Objekt daran hindert geradeaus weiterzufliegen. Ein mitrotierender Beobachter sieht hingegen, wie das Objekt mit der nach außen zeigenden Zentrifugalkraft versucht, sich vom Zentrum zu entfernen.
Was ist aber wenn wir beim bohrschen Atommodell bleiben, weil wir gerade genau das betrachten
Die Coulomb-Kraft zieht das Elektron an, während die Zentrifugalkraft es auf der Kreisbahn nach außen drückt. Die Anziehungskraft durch die Elektromagnetische Kraft ist dann die Zentripetalkraft. Insofern hast du wohl recht.
Frage den Lehrer noch mal nach einer Erklärung.
also wäre es falsch zu sagen, dass auf das Elektron ein Kräftegleichgewicht von Zentrifugalkraft und Coulombkraft wirkt?