Grundlagen der Physik - Das Nachhilfeforum

@SkeptoDreamer: Das langsamere Sinken ist ein reiner Strömungseffekt. Im Vakuum würden eine rotierende und eine nicht rotierende Scheibe exakt gleich schnell fallen. Das ist eine Folge des Impulserhaltungssatzes. Eine horizontale Drehbewegung kann ohne Interaktion mit einem externen Objekt oder Medium eine vertikale Bewegung nicht beeinflussen.

SkeptoDreamer schrieb:Spielt die Reibung eine Rolle, höhere Geschwindigkeit = höhere Reibung => langsameres sinken?

Genau so ist es.

uatu schrieb:Das langsamere Sinken ist ein reiner Strömungseffekt.

Und was ist mit der Rotationsenergie? Würde die wegen des Massenäquivalents die Scheibe nicht etwas schwerer machen? Wäre mal interessant auszurechnen, bei welcher Drehzahl dieser Effekt stärker wäre als der Strömungswiderstand. :D

SkeptoDreamer schrieb:Warum sinkt eine rotierende flache SCheibe langsamer zu Boden als eine nicht-rotierende Scheibe?

Weil die Fliehkraft der Gravitation die Stirn bietet.

Peter0167 schrieb:Und was ist mit der Rotationsenergie?

Ich würde sagen, die lässt eben die Scheibe rotieren.

off-peak schrieb:Weil die Fliehkraft der Gravitation die Stirn bietet.

Guugsd du hier:

uatu schrieb:Eine horizontale Drehbewegung kann ohne Interaktion mit einem externen Objekt oder Medium eine vertikale Bewegung nicht beeinflussen.

@Peter0167:

Peter0167 schrieb:Und was ist mit der Rotationsenergie? Würde die wegen des Massenäquivalents die Scheibe nicht etwas schwerer machen?

Interessante Frage. ;) Bei naiver halbklassischer Betrachtung könnte man sagen: Die Massenzunahme betrifft sowohl die schwere als auch die träge Masse, was sich in Hinsicht auf die Schwerebeschleunigung ausgleicht (wie es allgemein bei Objekten unterschiedlicher Masse ist, das hatten wir ja vor einiger Zeit schon mal).

Für eine "richtige" Betrachtung müsste man allerdings die ART auspacken. In erster Näherung dürfte sich auch da kein Unterschied zwischen rotierender und nicht rotierender Scheibe ergeben. Bei noch genauerer Rechnung (u.a. Berücksichtigung des Lense-Thirring-Effekts) wird's irgendwann winzige Unterschiede geben, aber das ist wirklich sehr, sehr theoretisch. ;)

@uatu
Die Sache mit dem Vakuum ist schon klar, da spielt Energie/Masse keine Rolle.

uatu schrieb:Für eine "richtige" Betrachtung müsste man allerdings die ART auspacken.

Ich hätte vermutet, dass hier die SRT reichen würde (E=mc²).

Bei der ruhenden Scheibe haben wir es nur mit der Masse zu tun, bei einer rotierenden Scheibe summiert sich zur Masse noch das Massenäquivalent der Rotationsenergie hinzu, die Scheibe wird schwerer und sollte dann eigentlich schneller fallen (in einem Medium).

Aber damit das relevant wird, müsste die Scheibe vermutlich so schnell rotieren, dass sie ihre strukturelle Integrität verliert und auseinander gerissen wird. :D

Der Lense-Thirring-Effekt spielte da in meiner Überlegung noch keine Rolle.

@Peter0167:

Peter0167 schrieb:... summiert sich zur Masse noch das Massenäquivalent der Rotationsenergie hinzu ...

Nee, so einfach ist das auch auf SRT-Basis nicht. Das ganze Konzept der "relativistischen Masse" ist sehr problematisch, so dass Einstein selbst 1948 in einem Brief schrieb:

Es ist nicht gut, von der Masse M=m/{\sqrt{1-{\frac {v^{2}}{c^{2}}}}} eines bewegten Körpers zu sprechen, da für M keine klare Definition gegeben werden kann. Man beschränkt sich besser auf die "Ruhe-Masse" m. Daneben kann man ja den Ausdruck für momentum [Impuls] und Energie geben, wenn man das Trägheitsverhalten rasch bewegter Körper angeben will.

(Albert Einstein am 19.06.1948 -- Der Originaltext des Zitats findet sich in diesem Paper (pdf))

@Peter0167

uatu schrieb:Eine horizontale Drehbewegung kann ohne Interaktion mit einem externen Objekt oder Medium eine vertikale Bewegung nicht beeinflussen.

Hmm, aber wäre denn die Masse der Erde nicht so ein "externes Objekt"?
Und die Gravitation nicht die Interaktion?

@off-peak: In der Vakuum-Variante des betrachteten Szenarios interagiert die Scheibe nur mit dem Gravitationsfeld der Erde. Dieses Feld ist (idealisiert) rein vertikal ausgerichtet. Eine rein horizontale Bewegung (die Drehbewegung der Scheibe) oder Kraft (Fliehkraft) hat aufgrund des Impulserhaltungssatzes grundsätzlich keinen Einfluss auf eine rein vertikale Bewegung.

@uatu

Ist das jetzt nur bei der Rotationsenergie so problematisch ihr ein Gewicht zuzuordnen, oder betrifft das alle Energieformen?

Beispiel:

Wir haben 2 Goldbarren mit exakt der gleichen Masse (wenn ich von Masse rede, ist natürlich die Ruhemasse m gemeint, die heute auch nicht mehr gesondert gekennzeichnet wird).

Wir packen beide Barren auf eine Balkenwaage, und die Waage ist im Gleichgewicht. Wie sähe das Ergebnis aus, wenn ich einen der Barren stark erhitzen würde?

Die Masse des Goldes ist invariant, aber in den Teilchen steckt nun mehr kinetische Energie als beim "kalten" Barren, wodurch nun die Gesamtenergie des erhitzten Barrens höher ist. Okay, der erhitzte Barren dehnt sich aus, verdrängt mehr Luft und erfährt somit mehr Auftrieb, keine Ahnung, was da schwerer wiegt :D

Jetzt habe ich einen Link gefunden, wo einerseits behauptet wird, Energie habe ein Gewicht, was in den genannten Beispielen jedoch nicht messbar wäre.

https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/rekorde/wie-schwer-ist-energie-einstein-gibt-die-antwort/

Und dann wird es leider schwammig...

Das bedeutet, dass Energie tatsächlich eine „Masse“ oder ein „Gewicht“ haben kann, auch wenn es vielleicht schwer zu verstehen ist.

Also so wie es da geschrieben steht, ist es in der Tat schwer zu verstehen. Für mich bedeutet die Äquivalenz von Energie und Masse, dass sich beides ineinander umwandeln lässt. Aber Energie hat doch wohl keine Masse, Gewicht hingegen schon, zumindest innerhalb eines Gravitationsfeldes.

Und dann dieses Wörtchen "kann" ... in solch einem Satz. Heißt das nun, manchmal hat Energie ein Gewicht, und manchmal nicht?

Ich habe inzwischen das Gefühl, dass man heute im Internet immer weniger brauchbare Seiten findet als früher. Oft verwendet man sogar die gleiche Wortwahl ... wenn also einer Unfug schreibt, schreiben es fast alle anderen auch.

Peter0167 schrieb:Ist das jetzt nur bei der Rotationsenergie so problematisch ihr ein Gewicht zuzuordnen, oder betrifft das alle Energieformen?

Warum geht eine Dose mit Coca Cola unter, wenn du sie ins Meer schmeißt?
Aber die Dose mit Coca Cola Zero steigt beim selben Versuch (Wurf ins Meer) zur Oberfläche?

krungt schrieb:Warum geht eine Dose mit Coca Cola unter, wenn du sie ins Meer schmeißt?
Aber die Dose mit Coca Cola Zero steigt beim selben Versuch (Wurf ins Meer) zur Oberfläche?

Ach, das kam mir doch irgendwie bekannt vor ... und siehe da:
Künstliche Intelligenz (Seite 53) (Beitrag von uatu)
:nerd:

Ich hab gerade keine KI zur Hand, muss mich also auf meine natürliche Intelligenz verlassen, und die sagt mir nach div. Erfahrungen im AuKw-Thread, dass es nur an der Dichte liegen kann.

Der Unterschied bei beiden Dosen ist der Zucker. In der Light-Version ist keiner enthalten, in der normalen hingegen schon. Vermutlich macht die höhere Dichte des Zuckers den Unterschied aus. :)

Peter0167 schrieb:Der Unterschied bei beiden Dosen ist der Zucker. In der Light-Version ist keiner enthalten, in der normalen hingegen schon. Vermutlich macht die höhere Dichte des Zuckers den Unterschied aus. :)

Da drängen sich mir als ahnungslosem, über die Welt und das Universum staunenden Laien, wieder Nachhilfe-Fragen auf: Woher weiß das Meer, was in der Dose wie dicht ist :ask:

Nemon schrieb:Woher weiß das Meer, was in der Dose wie dicht ist :ask:

Steht doch auf der Dose drauf ... Inhaltsstoffe, Energie, etc :D

Peter0167 schrieb:Steht doch auf der Dose drauf ... Inhaltsstoffe, Energie, etc :D

Da steht auch was mit kcal drauf. Obwohl keine drin sind :shrug:

Peter0167 schrieb:Ich hab gerade keine KI zur Hand, muss mich also auf meine natürliche Intelligenz verlassen, und die sagt mir nach div. Erfahrungen im AuKw-Thread, dass es nur an der Dichte liegen kann.

So schauts aus! Diese Fragestellung ist mein "momentaner KI-Test"!

Und tatsächlich lieferte "DeepSeek" die bisher richtige und umfassendste Darstellung.

PS.: Erklärung ist das eine.
Die praktische Erfahrung machte ich im Urlaub vor Jahren in Malta, als ich "Just for fun" eine Cola - Dose (Original) ins Meer warf. Die Cola-Light-Dose meiner Freundin tauchte wieder auf. Damit war das "Wasserboccia (mit Cola-Light-Dosen)" als Spiel spontan geboren.

Besonders beeindruckend ist das "zeitlupenförmige Auftauchen" der Cola-Zero Dose.

Muss es nicht wissen. Physik funktioniert einfach ;)

Der Apfel weiß auch nichts ;)

Peter0167 schrieb:Die Masse des Goldes ist invariant, aber in den Teilchen steckt nun mehr kinetische Energie als beim "kalten" Barren, wodurch nun die Gesamtenergie des erhitzten Barrens höher ist. Okay, der erhitzte Barren dehnt sich aus, verdrängt mehr Luft und erfährt somit mehr Auftrieb, keine Ahnung, was da schwerer wiegt :D

Lass uns dass doch mal überschlagen:

Goldbarren: Gewicht 400 Unzen ca 12,44kg
Dichte: 19.32 g/cm3

--> Volumen 644 cm3

Wir erhitzen den Goldbarren von 20 auf 1000°C

Also 980K x 129J/(kg K) x12,44kg = 1,56 Mj

Nun nehmen wir an E=mc2 gilt dann habe wir

M= 1,56x10^6 J / (299792458 m/s)^2

=1,74x10^-11 kg

Einheitenmäßig kommt das auch hin ;)

Also 17,4 Pikogram


Volumenausdehnung:
dV = 644 cm^3 x 42,6 x10^-6 K x980 K = 26,9 cm^3

Und das verdrängt eben 26,9 cm^3 Luft , welche 32,9 Milligramm wiegt .


Sorry für die fehlenden Formeleditor bin gerade mit dem Handy unterwegs und fand das als Ablenkung gut

@abbacbbc

26,9cm³ dV? Ist das nicht etwas zu viel ... mal rein nach Bauchgefühl?