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Freier Fall

Thema erstellt von Harti 
Beiträge: 1.424, Mitglied seit 12 Jahren
Hallo allerseits,

ist der freie Fall, z.B. eines Fahrstuhls in Richtung Erde, eine beschleunigte oder eine inertiale Bewegung ?

Im Verhältnis zur Erde erfolgt eine Beschleunigung mit der Erdbeschleunigung (g) und andererseits befindet sich der Fahrstuhl im Kräftegleichgewicht von Erdanziehung und Trägheit.

Hängt die Frage, ob man eine beschleunigte oder eine inertiale Bewegung annimmt vom Bezugssystem ab ?

MfG
Harti
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Von Beschleunigung kann man sprechen, wenn das Objekt seine Geschwindigkeit ändert, dabei ist es egal ob in X, Y oder Z-Richtung.
Dabei kann der Gesamtbetrag der X-Y-Z Geschwindigkeit konstant bleiben, wie z.b bei einer Planetenbahn.

Dazu Wikipedia:
Zitat:
Unter Beschleunigung versteht man die momentane zeitliche Änderungsrate der Geschwindigkeit. Die Beschleunigung ist eine vektorielle (also gerichtete) Größe. Sie spielt bei der Beschreibung von Bewegungsvorgängen und deren Beeinflussung durch Kräfte eine zentrale Rolle.

Bei einem unbeschleunigten Objekt bleiben die Einzelbeträge (Vektoren) für X- Y- und Z-Geschwindigkeit unverändert.
Seine Flugbahn verläuft geradlinig.
Im Gegensatz zur Geschwindigkeit kann ich eine Beschleunigung ohne Hinzunahme eines 2.Bezugsystems feststellen.
Beschleunigung bedarf immer einer Kraft : Kraft = Masse mal Beschleunigung
Unbeschleunigte Bewegung besteht so lange, wie keine äussere Kraft auf das Objekt wirkt.

Für eine Planetenbahn gilt z.B:
Zitat von Wikipedia:
Ist eine Kraft auf ein Teilchen proportional zu seiner Masse, dies ist zum Beispiel bei der Gravitation der Fall, so lässt sie sich auch durch ein Beschleunigungsfeld beschreiben.
Mehr dazu: Wikipedia, Beschleunigungsfeld
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Okotombrok (Moderator)
Beiträge: 1.288, Mitglied seit 12 Jahren
Hallo Harti,

Harti schrieb in Beitrag Nr. 2057-1:
ist der freie Fall, z.B. eines Fahrstuhls in Richtung Erde, eine beschleunigte oder eine inertiale Bewegung ?

Das Innere eines frei fallenden Fahrstuhls, betrachtet in genügend kleinem Raum, also näherungsweise im homogenen Feld, stellt ein Inertialsystem dar.

mfg okotombrok
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Okotombrok am 09.07.2013 um 17:33 Uhr.
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Beiträge: 2.996, Mitglied seit 11 Jahren
Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2057-3:
Das Innere eines frei fallenden Fahrstuhls, betrachtet in genügend kleinem Raum, also näherungsweise im homogenen Feld, stellt ein Inertialsystem dar.

... aber nur, so lange der Fahrstuhl sich unbeschleunigt bewegt, also mit gleichmässiger Geschwindigkeit.
Freier Fall bedeutet aber in der Regel eine permanente Erhöhung der Geschwindigkeit.
Somit sind Objekte, die sich im freien Fall befinden, keine Inertialsysteme.

Jeder Geschwindigkeitswechsel/Geschwindigkeitsänderung bedeutet einen Wechsel des inertialsystems.
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Okotombrok (Moderator)
Beiträge: 1.288, Mitglied seit 12 Jahren
Hallo Hans-m,

Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2057-4:
Somit sind Objekte, die sich im freien Fall befinden, keine Inertialsysteme.

das ist halt dein Irrtum, an dem du nun schon jahrelang festhälst und ist nichts anderes als klassische Bewegungslehre.

Uni protokolle
Zitat von www.uni-protokolle.de:
Genau wie in der klassischen Mechanik sind auch in der speziellen Relativitätstheorie Inertialsysteme in gleichförmig gradliniger Bewegung gegeneinander begriffen. Auch hier sind rotierende oder gegeneinander beschleunigte Bezugssysteme keine Inertialsysteme. Insbesondere werden Objekte im Gravitationsfeld der Gravitationsbeschleunigung ausgesetzt befinden sich also nicht in einem Inertialsystem.

Sobald man dem Objekt allerdings erlaubt der Gravitationsbechleunigung zu folgen (zB. freier Fall ohne Reibung) so befindet sich das Objekt wieder in einem Inertialsystem. Dies gilt allerdings nur in (wenn auch recht guter) Näherung sofern das Gravitationsfeld nicht vollkommen homogen ist. Exakte Inertialsysteme (sofern sie nicht punktförmig sind) lassen sich demnach nur im gravitations- also materiefreien Raum finden.



Dass heißt, nicht der vom Dach Fallende, sondern der im Sessel Sitzende wird beschleunigt und drückt mit F = mg das Kissen platt.

mfg okotombrok
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Beiträge: 2.307, Mitglied seit 9 Jahren
Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2057-5:
Hallo Hans-m,

Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2057-4:
Somit sind Objekte, die sich im freien Fall befinden, keine Inertialsysteme.

das ist halt dein Irrtum, an dem du nun schon jahrelang festhälst und ist nichts anderes als klassische Bewegungslehre.

Uni protokolle
Zitat von www.uni-protokolle.de:
Genau wie in der klassischen Mechanik sind auch in der speziellen Relativitätstheorie Inertialsysteme in gleichförmig gradliniger Bewegung gegeneinander begriffen. Auch hier sind rotierende oder gegeneinander beschleunigte Bezugssysteme keine Inertialsysteme. Insbesondere werden Objekte im Gravitationsfeld der Gravitationsbeschleunigung ausgesetzt befinden sich also nicht in einem Inertialsystem.

Sobald man dem Objekt allerdings erlaubt der Gravitationsbechleunigung zu folgen (zB. freier Fall ohne Reibung) so befindet sich das Objekt wieder in einem Inertialsystem. Dies gilt allerdings nur in (wenn auch recht guter) Näherung sofern das Gravitationsfeld nicht vollkommen homogen ist. Exakte Inertialsysteme (sofern sie nicht punktförmig sind) lassen sich demnach nur im gravitations- also materiefreien Raum finden.



Dass heißt, nicht der vom Dach Fallende, sondern der im Sessel Sitzende wird beschleunigt und drückt mit F = mg das Kissen platt.

mfg okotombrok

Genau, das Äquivalenzprinzip sagt, dass die Bewegung weitab von jeder Masse (Schwerelosigkeit) nicht vom freien Fall in einem Gravitationsfelde unterschieden werden kann, das heißt, ich kann gar nicht entscheiden, ob ich beschleunigt werde oder nicht, solange keine anderen Kräfte auftreten, womit gewährleistet ist, dass alle Naturgesetze in der Verallgemeinerung der SRT auf die ART unabhängig von der Bewegung gültig sind.
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Herr Oberlehrer

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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry am 10.07.2013 um 13:54 Uhr.
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Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2057-5:
Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2057-4:
Somit sind Objekte, die sich im freien Fall befinden, keine Inertialsysteme.

das ist halt dein Irrtum, an dem du nun schon jahrelang festhälst und ist nichts anderes als klassische Bewegungslehre.

Ich glaube nun zu wissen, warum wir beide Recht haben.
Dazu: Das Kreuz mit dem Inertialsystem
Zitat:
Bei genauer Betrachtung dieser Definition, was "geradlinig gleichförmig hinsichtlich eines Bezugssystem" bedeuten soll, tritt eine seltsame und schwer verdauliche Konsequenz zu Tage: Eine Bewegung kann in einem Bezugssystems geradlinig gleichförmig erscheinen, in einem anderen Bezugssystems nicht. Beispielsweise erscheint die Bahn eines kräftefreien Teilchens, wenn sie von einem mit einem rotierenden Karussell verbundenen Koordinatensystem aus betrachtet wird, als gekrümmte Linie. Diese Definition widerspricht der intuitiven Erwartung, dass Geradlinigkeit und Gleichförmigkeit einer Bewegung von der Beschreibung unabhängige Eigenschaften sind

Du hast das Inertialsystem von Innen betrachtet, ich habe das Inertialsystem als aussenstehender Betrachter gesehen.
Schaut man von aussen, so sieht man die Beschleunigung, bzw Änderung der Geschwindigkeit.
Befindet man sich innerhalb des Inertialsystems, so bewegt sich alles gleichförmig.


Ich gestehe, dass ich, aus Deiner Sichtweise, falsch lag.
Der zuvor genannte Link brachte mir die Erleuchtung.
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Hallo zusammen,

wie wäre es, wenn man den "Freien Fall" als Grundzustand des Universums im Sinne eines Gleichgewichtszustandes interpretiert ?

Es gibt verschiedene Betrachtungsmöglichkeiten zum "Freien Fall" :

1) In einem geradlinigen ( euklidischen, kartesischen) Koordinatensystem erscheint der "Freie Fall" als beschleunigte Bewegung, weil sich das Verhältnis von Strecke/Zeit (die Geschwindigkeit) in diesem Koordinatensystem ändert. Dies wird als Erdbeschleunigung (g) bezeichnet.

2) In einem gekrümmten Koordinatensystem (der gekrümmten Raumzeit) erscheint der "Freie Fall" als im Verhältnis zu den gekrümmten Koordinaten gleichförmige Bewegung.
Die schwere und die träge Masse jedes Körpers gleichen sich gegenseitig aus. Es herrscht beim "Freien Fall" im Verhältnis zum Universum in seiner Gesamtheit
ein Gleichgewichtszustand.
In einem entsprechenden Zustand befindet sich (theoretisch vorgestellt) ein Körper außerhalb jedes Gravitationsfeldes. Er ist dort frei von Kräften und damit in einem
Gleichgewichtszustand. Der Körper kann dort im Verhältnis zum dort flachen Universum ruhen oder sich inertial bewegen. Falls dort eine Kraft auf ihn wirkt, er wird beschleunigt, wird der Gleichgewichtszustand gestört und es tritt Trägheit in Erscheinung.

Diese Interpretation könnte eine Erklärung für die Äquivalenz von schwerer und träger Masse liefern, weil die Gravitation als Störung des beschriebenen Gleichgewichtszustandes in Form einer Verformung des prinzipiell flachen, d.h. im Gleichgewicht befindlichen Universum (bzw. der Raumzeit) erscheint.

MfG
Harti
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Harti am 25.02.2020 um 15:28 Uhr.
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