Zentrifugalkraft "Auto in einer Kurve"?
Wenn wir in einem Auto in eine Kurve fahren, haben wir das Gefühl, gegen die Tür gedrückt zu werden und erklären dies mit einer "zentrifugalkraft". Warum ist dies nur scheinbar so?. In Wirklichkeit drückt unser Körper doch gegen die Tür.
6 Antworten
Actio = reactio. Ob du gegen die Tür drückst oder die Tür gegen dich, macht letztlich keinen Unterschied.
Da hat jemand Actio-Reactio nicht wirklich verstanden (hat eigentlich mit der Erklärung der Kurvenfahrt primär auch nicht viel tun)
In Wirklichkeit versucht dein Körper sich weiter gerade aus zu bewegen, während das Auto in die Kurve geht. Daher drückt die Tür gegen dich, um dich ebenfalls in die Kurve zu zwingen. Die Tür übt also die erforderliche Zentripetalkraft auf dich aus.
Da dein Auge/Gehirn aber nicht die Straße als "Bezugssystem" auffasst sondern das Auto, entsteht der subjektive Eindruck, du würdest gegen die Tür gedrückt.
Das ist nicht scheinbar so. Im beschleunigten Bezugssystem existiert ein Trägheitsfeld, dieses vermittelt uns genau wie das Gravitationsfeld ein Gefühl für oben und unten. Unten ist in diesem Fall außen (überlagert mit dem wirklichen Unten), wir würden also nach unten fallen. Das tun wir nicht, weil die Tür uns hindert. Die Tür bildet also die Kraft von "unten", zusammen mit der Zentrifugalkraft führt dieses Kräftegleichgewicht zu einer mechanischen Druckspannung, die uns " schwer" macht. Gäbe es die Tür nicht, würden wir weiter nach "unten" fallen und wären schwerelos, genauso wie beim freien Fall , wenn der Boden fehlt.
Aufpassen , das "unten" ist hier immer außen, aber es ist die Richtung , in die wir fallen.
Von außen gibt es dieses Trägheitsfeld nicht, die mathematische Beschreibung ist hier vollkommen anders, einfacher, aber auch uninteressanter.
Die Zentrifugalkraft ist nur eine Spielart der ganz gewöhnlichen Massenträgheitskraft. Wenn das Flugzeug vorwärts beschleunigt, wirst Du nach hinten in den Sitz gepresst. Wenn das Auto notfallmässig bremst, hängst Du noch vorne in den Sicherheitsgurten.
Wenn Du die Kurvenfahrt verstehen willst, dann musst Du Dir mein Bild ansehen. Das Auto fährt mit konstanter Geschwindigkeit durch ein Kreiskurvensegment. Die Geschwindigkeit und vor allem die Momentanbeschleunigung wird in die kartesischen Komponenten zerlegt.
Einfacher ausgedrückt: Obwohl das Auto mit konstanter Geschwindigkeit fährt, wird es als Massepunkt in y-Richtung immer langsamer und in negativer x-Richtung immer schneller. Die geometrische Addition beider Geschwindigkeitskomponenten ergibt aber immer die konstanten Tangentialgeschwindigkeit.
Nun wird es für Dich interessant: An der Stelle, wo sich das Auto gerade befindet, wird es in negativer x-Richtung relativ rasant beschleunigt. Die zugehörige Massenträgheitskraft wirkt nach rechts in positiver x-Richtung und ist relativ gross.
Aber in die y-Richtung wird das Auto immer langsamer. Es wird in y-Richtung abgebremst, aber relativ schwach, was an der aktuellen Winkelposition liegt. Die zugehörige Massenträgheitskraft wirkt in postiver y-Richtung. Beide Kräfte vektoriell addiert ergeben eine resultierende Massenträgheitskraft, die nach aussen wirk, immer vom Kurvenmittelpunkt weg.
Diese Kräftekonstruktion kannst Du an jedem beliebigen Punkt der Kreiskurve machen. Es kommt immer die gleiche resultierende Kraft heraus. Auch an den Stellen 0°, 90°, 180° und 270°
Wenn Du es genau wissen willst, dann muss Du in die trigonometrische Rechnung einsteigen. Der Cosinus und der Sinus sind hier im Spiel und natürlich der Pythagoras.
du willst weiter gerade aus.
das auto will abbiegen.
keiner will nachgeben.
beide drücken gegeneinander*.
letztendlich gibt dein körper doch nach :(
*hier ist die kraft die du spürst und die dich nach innen drückt.