„Diskussion:Volumenkraft" – Versionsunterschied

Mich irritiert der Satz zur Schwerelosigkeit:

"Ist die Volumenkraft proportional zur Masse - und greifen darüber hinaus auch keine Oberflächenkräfte an - werden alle Punkte gleich beschleunigt, und der Körper befindet sich im Zustand der Schwerelosigkeit."

Das erweckt den Eindruck, als wäre Schwerelosigkeit in sauber definierter Grundbegriff der Physik, was er nicht ist. Zum Beispiel passt es nicht zur Schwerelosigkeit durch Diamagnetismus, denn da wird nichts beschleunigt. Die Schwerelosigkeit eines Magneten über einem Supraleiter wird ebenfalls nicht erfasst. Außerdem ist die Einschränkung auf das Fehlen von Oberflächenkräften nicht einleuchtend. Auch ein an die Wand des Space-Shuttles geschraubtes Brett befindet sich in Schwerelosigkeit, seine Oberfläche ist aber keineswegs kräftefrei. Im Artikel Oberflächenkraft wird die Kraft durch Oberflächenspannung als ein Beispiel für Oberflächenkraft erwähnt. Nun hat eine im Shuttle schwebende Wasser-Kugel ganz sicher immer noch Oberflächenspannung. Auf sie wirken damit Oberflächenkräfte. Sie befindet sich aber genauso sicher im Zustand der Schwerelosigkeit.

Vorschlag: Die Schwerelosigkeit eines Satteliten sollte als sich an jedem Punkt aufhebende Summe der beiden Volumenkräfte Gravitation und Trägheitskraft beschrieben werden.---<(kmk)>- 01:40, 11. Feb 2006 (CET)

Ich habe bereits vorgeschlagen, den Satz über die Schwerelosigkeit zu streichen (und durch einen Verweise auf den Artikel "Schwerelosigkeit" zu ersetzen), da diese Thematik zuweit von der dieses Artikel wegführt. Trotzdem aber inhaltlich zu den oben genannten Punkten: natuerlich muss man sich als allererstes auf eine Definition von Schwerelosigkeit einigen. Sinnvoll erscheint mir die derzeitige im entsprechenden Artikel, weil sie auf das Bezug nimmt, was die Allgemeinheit darunter versteht - naemlich die Erfahrung, die Astronauten im Weltraum machen. Bezueglich dieser Definition handelt es sich beim oben genannten Diamagnetismus nicht um Schwerelosigkeit, sondern um einen (stabilen) Schwebezustand - hier gibt es einfach eine Gegenkraft zur Schwerkraft, die so beschaffen ist, dass bei (kleinen) Störungen des Gleichgewichts eine das Gleichgewicht wieder herstellende Gegenkraft auftritt. Wuerde ein Mensch in einem "diamagnetischem Anzug" stecken, wuerde er sich zwar schwebend fühlen, aber nicht schwerelos wie die Astronauten im Weltraum - etwa so, wie man sich unter Wasser fühlt (offensichtlich ein anderes Gefühl als wenn man z.B. als Fallschirmspringer aus einem Flugzeug springt). Zum Brett im Spaceshuttle: im freien Fall ist es tatsächlich frei von Oberflächenkräften - Kräfte wirken nur, wenn das Spaceshuttle seine Triebwerke feuert - dann fühlen sich aber auch die Astronauten nicht mehr schwerelos. Zuletzt dürfen auch Oberflächenspannung und Oberflächenkräfte nicht verwechselt werden -- im aktuellen Artikel wurde ein einfacher redirect durch einen Artikel ersetzt, der beide Begriffe getrennt voneinander behandelt. --Laurenz Widhalm 00:57, 12. Feb 2006 (CET)

Ich habe den betreffenden Satz geändert und hoffe, er gefällt so besser. kmk's Beispiel mit dem eingespannten Brett zeigt, dass Oberflächenkräfte nichts an der Schwerelosigkeit ändern, solange sie nicht den Körper beschleunigen oder in einem ruhenden System eine Gegenkraft zu einer beschleunigenden Volumenkraft darstellen. Gruß, --Dermike 18:58, 12. Feb 2006 (CET)

Folgenden Diskussionteil habe ich uneleganterweise woanders geführt, ich kopiere ihn daher nun hier mit dazu. --Dermike 18:44, 12. Feb 2006 (CET)

Dermike -> Laurenz Widhalm:

Der Satz im Artikel "Volumenkraft" zur Schwerelosigkeit war auch in der vorigen Form korrekt (siehe unten). Mir gefiel die knappe :Eleganz, mit der sich allein durch die Volumenkraft im mitbewegten Bezuggsystem die Schwerelosigkeit definieren und erklären lässt. Für :eine anschauliche und ausführlichere Erklärung der Schwerelosigkeit, die z.B. auch Oberflächenkräfte benötigt, haben wir ja schon :"unseren" Artikel. Ob wir uns hier auf die "formalere" Version einigen können?

Wenn die resultierende Volumenkraft überall null ist, dann ist sie auch proportional zur Masse.

Wenn die resultierende Volumenkraft im mitbewegten Bezugssystem null ist, dann wirkt keine resultierende Oberflächenkraft auf den :Körper, die diesen beschleunigt. Denn diese würde eine Trägheitskraft bedingen, durch die die resultierende Volumenkraft im :mitbeschleunigten Koordinatensystem ungleich null wäre.

Kennen Sie eine Volumenkraft, die nicht proportional zur Masse ist? Dann würde es mich interessieren, diese in die Liste der Beispiele :für Volumenkräfte mit aufzunehmen.

Laurenz Widhalm -> Dermike:

Was genau meinen Sie mit "mitbewegtem System"? Ich habe angenommen, dass es das Schwerpunktsystem ist. In diesem System ruht der betrachtete Körper dann, wenn wir ihn als starr annehmen. Und dann muss die resultierende Gesamtkraft null sein. Wenn Sie weiters mit der "resultierenden" Volumenkraft die Summe aus wahrer Volumenkraft und der Trägheitskraft meinen, dann folgt aus deren Verschwinden natürlich auch das Verschwinden der Oberflächenkräfte. Und es ist dieses Verschwinden der Oberflächenkräfte, das das Gefühl der Schwerelosigkeit erzeugt, da so keine Sinnesreize für die Nervenzellen entstehen.

Ich widerspreche Ihnen nicht, ich fand nur, dass der Satz in seiner Knappheit viel physikalisches Verständnis voraussetzt, und deswegen vielleicht für unbedarfte Leser schwer verständlich ist. Vielleicht sollte ich nicht mit Steinen werfen, wo ich selber im Glashaus gesessen bin: meine Formulierung "Schwerelosigkeit ist ein Zustand, in dem nur die Schwerkraft wirkt" war auf ganz ähnliche Weise korrekt, elegant - aber eben u.U. auch verwirrend, wenn man sich beim Lesen nicht innerhalb des Gedankengebäudes befindet, in dem der Autor ihn geschrieben hat.

Als Kompromiss würde ich vorschlagen, es im Artikel über die Volumenkraft ganz zu unterlassen, dieses doch kompliziertere Thema anzuschneiden, sondern nur auf einen Zusammenhang mit der Schwerelosigkeit verweisen - die weitere Diskussion aber dort standfinden zu lassen (mit meinem Satz wir er momentan im Artikel steht bin ich auch nicht glücklich).

Zur Volumenkraft, die nicht proportional zur Masse ist, fällt mir spontan die Kraft auf eine Ladungsdichte ein. Ich möchte hier aber keine komplizierten, wenig praxisrelevante Beispiele konstruieren - es geht mir eher darum, keine scheinbar allgemeingültigen Aussagen zu treffen, die es in Wirklichkeit nur unter bestimmten, impliziten Annahmen sind. In diesem Fall wäre eine solche implizite Annahme die des starren Körpers - daraus ergibt sich nämlich automatisch, dass die (resultierenden) Volumenkräfte proportional zur Masse sein müssen, andernfalls würden einzelne Punkte des Körpers unterschiedlich beschleunigt werden, im Widerspruch zur Annahme der Starrheit. Aber wie gesagt, die Starrheit war dabei eine implizite Annahme, die nicht allgemein stimmen muss. --Laurenz Widhalm 00:30, 11. Feb 2006 (CET)

Danke, Herr Widhalm, Sie haben recht! Dadurch, dass es nichtmassenproportionale Volumenkräfte geben kann, ist mein Satz

"Ist die resultierende Volumenkraft auf einen Körper im mitbewegten Bezugssystem null, dann befindet sich dieser Körper im Zustand der Schwerelosigkeit."

so nicht korrekt. Um im Artikel kurz auf den Zusammenhang zwischen Volumenkräften, Oberflächenkräften und der Schwerelosigkeit hinzuweisen, habe ich nun deshalb eine einfachere und direktere Erklärung gewählt.

--Dermike 18:44, 12. Feb 2006 (CET)