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Ursache der Trägheit?

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  • Ursache der Trägheit?

    Ich hab letztens mal einen Artikel gelesen in dem theoretische Antriebskonzepte beschrieben wurden und eines hatte irgendwas mit der Trägheit an sich zu tun, aber irgendwie hab ich das ganze nicht verstanden.
    Abgesehen von diesem Konzept wollte ich jetzt nochmal verstehen was die Trägheit eigentlich ist bzw. was ihre Ursache ist oder ob man da überhaupt schon Erkenntnisse hat.

    Warum würde eine Kugel im tiefen Weltraum, die sich nicht bewegt, nicht von der Stelle bewegen bis ich Energie aufbringe um sie in Bewegung zu setzten und wieso muss man einen Bremsweg einplanen um sie wieder abzubremsen? Wieso würde man in die entgegengesetzte Richtung bewegt in die man die Kugel stößt?

    Ich hab zwar mal gegoogelt, aber irgendwie keine brauchbare Anwort über die Natur der Trägheit gefunden. Teilweise wurde sogar behauptet das umliegende Medium sei Schuld an dem Streben in der Bewegung zu verharren... wieso es dann Trägheit im Vakuum geben sollte wäre mir ein Rätsel.

    Also kann jemand das verständlich erklären?

  • #2
    Wie Trägheit quantenmechanisch oder relativistisch entsteht kann ich dir leider auch nicht sagen, aber man kann Trägheit einfach zusammenfassen:

    Es ist der Widerstand einer Masse, die sie der Bewegungsänderung entgegen bringt.

    Newton hat heraus gefunden, dass alle Objekte in gleichförmiger Bewegung (wobei Stillstand auch eine gleichförmige Bewegung von 0 ist) ihre Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit nicht ändern, solange keine Kraft auf sie einwirkt.

    Wirfst du aus dem Erdorbit einen Stein weg, wird sich dieser, abgesehen von der Bremskraft durch die Gravitation der Erde und der Sonne, mit konstanter Geschwindigkeit weiter bewegen.

    Wieso würde man in die entgegengesetzte Richtung bewegt in die man die Kugel stößt?
    Kurzum: Impulserhaltung. Aufgrund der Masseträgheit folgt die Erhaltung des Impulses. Wenn du dich in Ruhe befindest und ein Objekt von dir abstößt, bewegst du dich von deinem Ausgangspunkt weg, weil die Summe eurer Impulse ja vorher 0 war und auch nachher 0 sein muss.

    Der Impuls ist eine zusammengesetzt Größe aus Geschwindigkeit und Masse.

    Mal angenommen ein Mensch wiegt 80 kg und er hat einen 10 kg schweren Stein in der Hand und stößt ihn mit 10 m/s ab, würde er sich selbst mit 1,25 m/s aus dem Ruhepunkt in die entgegengesetzte Richtung bewegen.

    Der Stein hätte dann einen Impuls von 100 kg*m/s und der Mensch einen Impuls von -100 kg*m/s (weil er sich um 180° verdreht bewegt). Die Summe wäre 0, denn vor dem Abwurf war der Impuls auch 0 (0 m/s * 90 kg).
    Zuletzt geändert von McWire; 06.05.2011, 03:12.
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    • #3
      Zitat von horstfx
      Warum würde eine Kugel im tiefen Weltraum, die sich nicht bewegt, nicht von der Stelle bewegen bis ich Energie aufbringe um sie in Bewegung zu setzten und wieso muss man einen Bremsweg einplanen um sie wieder abzubremsen? Wieso würde man in die entgegengesetzte Richtung bewegt in die man die Kugel stößt?
      Auch die Gegenfrage könnte dir weiter helfen. Warum soll es denn nicht so sein? In welche Richtung sollte sich eine Kugel bewegen, ohne das man durch Energiezugabe eine Richtung vorgibt?

      McWire hat ja schon die Sache gut Erklärt. Empfehlen kann man noch folgende Wikipedia Artikel
      Newtonsche Gesetze ? Wikipedia
      Trägheitskraft ? Wikipedia
      Loriot: Kraweel, kraweel. Taub-trüber Ginst am Musenhain, trüb-tauber Hain am Musenginst. Kraweel, kraweel.

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      • #4
        Die Raumzeit bestimmt die Bewegung

        Zitat von McWire Beitrag anzeigen
        Es ist der Widerstand einer Masse, die sie der Bewegungsänderung entgegen bringt.

        Newton hat heraus gefunden, dass alle Objekte in gleichförmiger Bewegung (wobei Stillstand auch eine gleichförmige Bewegung von 0 ist) ihre Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit nicht ändern, solange keine Kraft auf sie einwirkt.
        Allerdings erklärt dies nicht, warum Masse träge ist.
        Lange meinte man, die Ursache für die Trägheit sei in der Masse selbst begründet, weil sie sich relativ zum absolut ruhendem Raum bewege. Doch mit aufkommen der relativistischen Physik musste man sich von dieser alten Vorstellung der absoluten Bewegung verabschieden. Ernst Mach brachte Einstein auf den Gedanken, dass sich Massen relativ zu anderen Massen bewegen.
        Das Eötvös-Experiment zeigt zudem, dass die Begriffe träge Masse und schwere Masse in die Rumpelkammer der Physik gehören und seither nur noch von Masse die Rede ist.
        Mit diesem Experiment konnte eine Vorhersage der allmeinen Relativitätstheorie (ART) bestätigt werden, gemäß dem alle Objekte gleich schnell zu Boden fallen. Die Bewegung von Masse liegt nicht in der Eingenschaft der Masse begründet, sondern die Raumzeit "greift" Masse und beherrscht ihre Bewegung.
        Solange keine Kraft auf eine Masse einwirkt, wird sie sich auch kräftefrei in der Raumzeit bewegen. Ist diese flach, bewegt sich die Masse auf einer geraden Weltlinie. Die Bewegung ist gleichförmig und die Geschwindigkeit unverändert. Erst eine Kraft führt zur Geschwindigkeitsänderung (Beschleunigung). Je größer die Kraft ist, je größer ist auch der Beschleunigungsfaktor.
        Ist die Raumzeit hingegen gekrümmt, bewegt sich auch die Masse auf einer gekrümmten Weltlinie. Die Raumzeit bestimmt also, wie sich Massen bewegen.

        Zitat von bozano Beitrag anzeigen
        Auch die Gegenfrage könnte dir weiter helfen. Warum soll es denn nicht so sein? In welche Richtung sollte sich eine Kugel bewegen, ohne das man durch Energiezugabe eine Richtung vorgibt?
        Diese Frage ist allerdings berechtigt. Für eine Änderung der Bewegung müsste es einen hinreichenden Grund geben. Diese Ursache könnte in einer Kraft begründet sein, oder darin, dass sich das Objekt im gekrümmten Raum bewegt. Im letzten Fall liegt allerdings keine Beschleunigung vor. In einem frei fallenden Bezugssystem kann man eine Geschwindigkeitsänderung nur relativ zu einem anderen Objekt feststellen, welches sich auf einer anderen Weltlinie bewegt. Im freien Fall schwebt man kräftefrei. Um dies abzuändern, wäre eine Kraft erforderlich.
        Daher mein [laienhaftes] Fazit: Die Raumzeit greift Masse und ruft ihre Trägheit hervor. Ohne Einwirkung einer Kraft bleibt somit die Geschwindigkeit erhalten, da dass Vakuum einen Impulswert von null hat. Daraus folgt, dass die Raumzeit den Impuls nicht ändert, da keine Kraft auf die Masse einwirkt. Daraus folgt die Impulserhaltung.
        Meine Erörterung gilt solange, bis Agent Scullie ihn auseinander nimmt.

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        • #5
          Zitat von McWire Beitrag anzeigen

          Mal angenommen ein Mensch wiegt 80 kg und er hat einen 10 kg schweren Stein in der Hand und stößt ihn mit 10 m/s ab, würde er sich selbst mit 1,25 m/s aus dem Ruhepunkt in die entgegengesetzte Richtung bewegen.

          Der Stein hätte dann einen Impuls von 100 kg*m/s und der Mensch einen Impuls von -100 kg*m/s.
          Der Impuls könnte zum Beispiel so zustande kommen: Der Mann erzeugt 0,5 Sekunden lang eine Kraft von 200 Newton.

          200 Newton * 0,5 Sekunden = 100 kg*(m/s)

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          • #6
            Ich hatte mal irgendwann gelernt/irgendwo gelesen/etc., dass die Trägheit dadurch entsteht, dass alle Materie Schwerkraft ausübt, auch wenn diese im Quadrat zur Strecke abnimmt, ist sie immer da. Die Trägheit ist demnach einfach nur der Zusammenschluss der gesamten Gravitation im Universum.

            Ab einem gewissen Punkt wird man dann scheinbar fast von jeder Richtung aus gleich angezogen, was bedeutet, dass man zu keiner fliegt, da von allen Ecken und Kanten gezogen wird.

            Ich gebe hier aber keine Garantie darauf, dass das richtig ist... ich habe es wie schon geschrieben einfach mal irgendwo aufgeschnappt.
            "But who prays for Satan? Who in eighteen centuries, has had the common humanity to pray for the one sinner that needed it most, our one fellow and brother who most needed a friend yet had not a single one, the one sinner among us all who had the highest and clearest right to every Christian's daily and nightly prayers, for the plain and unassailable reason that his was the first and greatest need, he being among sinners the supremest?" - Mark Twain

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            • #7
              Eine Analogie verortet die Ursache der Trägheit in der Wechselwirkung der Masseteilchen mit dem Higgs-feld. Die Analogie beschreibt das Higgs-Feld wie einen Raum voller Menschen, die eine Party feiern. Ein 08/15-Typ kann sich nun durch diese Partymeute schlängeln. Das wäre dann ein Neutrino.
              Anders ein Celebrity oder VIP. Der wäre dann unser schweres Hadron. Sobald er den Raum betritt, stürzt sich die neugierige Meute an Partygästen auf ihn. Der VIP kommt da nur sehr schwer durch.

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              • #8
                Zitat von Halman
                Diese Frage ist allerdings berechtigt. Für eine Änderung der Bewegung müsste es einen hinreichenden Grund geben. Diese Ursache könnte in einer Kraft begründet sein, oder darin, dass sich das Objekt im gekrümmten Raum bewegt. Im letzten Fall liegt allerdings keine Beschleunigung vor.
                Für eine Änderung der Bewegung, womit du wohl eine Beschleunigung meinst, liegt sowohl bei der Einwirkung einer Kraft, als aber auch bei Gravitation eine Beschleunigung vor. Sonst hätten wir ja keine Änderung der Bewegung.
                In einem frei fallenden Bezugssystem kann man eine Geschwindigkeitsänderung nur relativ zu einem anderen Objekt feststellen, welches sich auf einer anderen Weltlinie bewegt.
                Gilt das nicht immer? Geschwindigkeiten misst man immer relativ zu einem anderen Objekt.
                Im freien Fall schwebt man kräftefrei. Um dies abzuändern, wäre eine Kraft erforderlich.
                Wie zum Beispiel die Kraft, die vom Boden aus auf unsere Füße wirkt, wenn wir stehen

                Zitat von julian apostata
                Der Impuls könnte zum Beispiel so zustande kommen: Der Mann erzeugt 0,5 Sekunden lang eine Kraft von 200 Newton.
                Der Mann müsste allerdings die Kraft auf etwas ausüben, wie z.B. auf einen 10kg schweren Stein, womit wir wieder bei McWiere´s Berechnung sind.

                Zitat von Amaranth
                Ich hatte mal irgendwann gelernt/irgendwo gelesen/etc., dass die Trägheit dadurch entsteht, dass alle Materie Schwerkraft ausübt, auch wenn diese im Quadrat zur Strecke abnimmt, ist sie immer da. Die Trägheit ist demnach einfach nur der Zusammenschluss der gesamten Gravitation im Universum.

                Ab einem gewissen Punkt wird man dann scheinbar fast von jeder Richtung aus gleich angezogen, was bedeutet, dass man zu keiner fliegt, da von allen Ecken und Kanten gezogen wird.

                Ich gebe hier aber keine Garantie darauf, dass das richtig ist... ich habe es wie schon geschrieben einfach mal irgendwo aufgeschnappt.
                Davon hatte ich auch mal gehört, erscheint mir aber falsch, da man zumindest annehmen müsste, die Materie im Universum wäre gleichmäßig verteilt. Als Lösung einer Frage zwei Annahmen machen und sonst nichts, ist doch etwas gewagt.
                1. Trägheit entsteht durch alles Materie im Universum.
                2. Alles Materie im Universum ist gleich verteilt.
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                • #9
                  Was die Ursache selbst angeht, sehe ich es wie Halman, dass die Trägheit erst durch die Interaktion von Materie mit dem RZ-Kontinuum entsteht.

                  Diese Beschreibung ist in soweit sympathisch, dass sie grundsätzlich die Möglichkeit offen lässt sie irgendwie abzuschirmen.

                  Im Übrigen sind Kraft und Beschleunigung äquivalent, genauso wie es Energie und Masse sind. Die Kopplungskonstante im Falle von Energie und Masse wäre die quadrierte Lichtgeschwindigkeit, im Falle von Kraft und Beschleunigung ist es die Masse. (Im übrigen sind auch Impuls und Geschwindigkeit äquivalent, da sie ebenfalls über die Masse gekoppelt sind.)

                  Indirekt ist die eigentliche Kopplungskonstante die Energie, da man es ja auch so ausdrücken kann:

                  F = E/c² * a

                  p = E/c² * v

                  So, dass waren jetzt mal meine nächtlichen Spielereien... ich geh nun ins Bett... gn8
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                  • #10
                    Higgs-Feld und freies Schweben

                    Zitat von Dannyboy Beitrag anzeigen
                    Eine Analogie verortet die Ursache der Trägheit in der Wechselwirkung der Masseteilchen mit dem Higgs-feld. Die Analogie beschreibt das Higgs-Feld wie einen Raum voller Menschen, die eine Party feiern. Ein 08/15-Typ kann sich nun durch diese Partymeute schlängeln. Das wäre dann ein Neutrino.
                    Anders ein Celebrity oder VIP. Der wäre dann unser schweres Hadron. Sobald er den Raum betritt, stürzt sich die neugierige Meute an Partygästen auf ihn. Der VIP kommt da nur sehr schwer durch.
                    Eine wirklich interessante Theorie. Also wechselwirken massebehaftete Quantenobjekte mit dem Higgs-Feld und erhalten dadurch ihre Trägheit. Aber läuft dass nicht auf ein bevorzugtes Bezugssystem hinaus, nämlich dem Higgs-Feld zu dem sich die Masseteilchen relativ bewegen?
                    Dem EM-Feld kümmert es doch überhaupt nicht, wie wir uns bewegen, warum sollte das beim Higgs-Feld anders sein? Wo liegt hier mein Verständnisfehler?

                    Zitat von bozano Beitrag anzeigen
                    Für eine Änderung der Bewegung, womit du wohl eine Beschleunigung meinst, liegt sowohl bei der Einwirkung einer Kraft, als aber auch bei Gravitation eine Beschleunigung vor. Sonst hätten wir ja keine Änderung der Bewegung.
                    Nun, wenn ich mir vorstelle, in einer Raumkapsel zu sitzen, die keine Fenster hat, so könnte ich dennoch jede Beschleunigung wahrnehmen. Bei einer relativen Geschwindigkeitsänderung infolge des Einflusses eines Gravitationsfeldes hingegen nicht. Solange ich frei falle, befinde ich mich im Zustand des freien Schwebens. Solange ich frei schwebe, wirkt keine Kraft auf mich ein. Solange keine Kraft auf mich einwirkt, liegt keine Beschleungung vor. Wo ist hier mein Denkfehler?

                    Zitat von bozano Beitrag anzeigen
                    Gilt das nicht immer? Geschwindigkeiten misst man immer relativ zu einem anderen Objekt.
                    Ja, natürlich. Daher kann die Ursache der Trägheit auch nicht damit begründet werden, dass sich Massen relativ zu einem absolut ruhenden Raum bewegen, wie es in der newtonischen Physik noch beschrieben war.

                    Zitat von bozano Beitrag anzeigen
                    Wie zum Beispiel die Kraft, die vom Boden aus auf unsere Füße wirkt, wenn wir stehen


                    Zitat von McWire Beitrag anzeigen
                    Diese Beschreibung ist in soweit sympathisch, dass sie grundsätzlich die Möglichkeit offen lässt sie irgendwie abzuschirmen.
                    Sich vor dem RZ-Kontinuum abzuschirmen, stelle ich mir äußerst problematisch vor. Wir müssen doch irgendwo drinnen existieren, oder nicht?

                    Zitat von McWire Beitrag anzeigen
                    (Im übrigen sind auch Impuls und Geschwindigkeit äquivalent, da sie ebenfalls über die Masse gekoppelt sind.)
                    Das ist in der Tat logisch.

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                    • #11
                      Wenn man nach einer Ursache fragt, muss man auch die Wirkung kennen. Trägheit ist aber keine Wirkung. Man erfasst keine Trägheit direkt, weil Trägheit keine echte physikalische Größe ist. Trägheit ist ledigliche der Mehraufwand an Energie, welche notwendig ist, um den Bewegungsvektor einer zusammenhängenden Masse zu verändern. Darunter ist auch die Änderung eines Nullvektors gemeint, was aber auch nur relativ gesehen werden kann.

                      Und schlussendlich ist diese Gesetzmäßigkeit mitunter duch E=mc² zu erklären, welches die Bewegung und die Masse als Energien beschreibt, wobei die Bewegung natürlich immer vektoriell ist. Impulse im übrigen auch.

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                      • #12
                        Zitat von Halman Beitrag anzeigen
                        Eine wirklich interessante Theorie. Also wechselwirken massebehaftete Quantenobjekte mit dem Higgs-Feld und erhalten dadurch ihre Trägheit.
                        Teilchen erhalten durch WW mit dem Higgs-Feld ihre Masse. Trägheit ist nur das Bestreben, sich Bewegungsänderungen zu wiedersetzen.

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                        • #13
                          Zitat von Halman Beitrag anzeigen
                          Solange ich frei falle, befinde ich mich im Zustand des freien Schwebens. Solange ich frei schwebe, wirkt keine Kraft auf mich ein. Solange keine Kraft auf mich einwirkt, liegt keine Beschleungung vor. Wo ist hier mein Denkfehler?
                          Beispiel Parabelflug: Wenn man die Triebwerke abschaltet, werden sowohl das Flugzeug, als auch die Insassen mit derselben Beschleunigung nach unten gezogen. Es wirken also durchaus Schwerkräfte, nur der Insasse fühlt sich schwerelos.

                          Übrigens, bei kleinen Geschwindigkeiten kann man Beschleunigungen noch über 2 Arten messen.

                          1. Von außen über Geschwindigkeitmessung
                          2. Von innen über eine Waage (bringt das Kilo beispielsweise 10 Newton auf die Waage, so wird es mit 10m/s² beschleunigt).

                          Das gilt allerdings nicht mehr, je näher man an c kommt

                          An 3b kann man erkennen dass wenn bei 0,8*c auf der Waage 10m/s² registriert werden, außen dann nur 2,16m/s² gemessen werden.







                          Diskussion:Spezielle Relativitätstheorie: Teil II ? Wikibooks

                          Wär übrigens eine schöne Realschulmatheaufgabe.

                          Zeigen sie (Formel 1a), dass bei v<<c gilt: s~(½)*g*t²

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                          • #14
                            Zitat von Dannyboy Beitrag anzeigen
                            Teilchen erhalten durch WW mit dem Higgs-Feld ihre Masse. Trägheit ist nur das Bestreben, sich Bewegungsänderungen zu wiedersetzen.
                            Dann habe ich Dein Posting #7 falsch verstanden.

                            Zitat von Dannyboy Beitrag anzeigen
                            Eine Analogie verortet die Ursache der Trägheit in der Wechselwirkung der Masseteilchen mit dem Higgs-feld. Die Analogie beschreibt das Higgs-Feld wie einen Raum voller Menschen, die eine Party feiern. Ein 08/15-Typ kann sich nun durch diese Partymeute schlängeln. Das wäre dann ein Neutrino.
                            Anders ein Celebrity oder VIP. Der wäre dann unser schweres Hadron. Sobald er den Raum betritt, stürzt sich die neugierige Meute an Partygästen auf ihn. Der VIP kommt da nur sehr schwer durch.
                            Sind die Menschen nicht eine Analgogie zu den Higgs-Teilchen? Ein 08/15-Typ (Neutrino) wechselwirkt weniger mit den "Higgs-Gästen", als ein VIP (Hadron). Daraus folgere ich: Die WW mit dem Higgsfeld verleit den Teilchen Trägheit und das umso mehr, je mehr stärker die WW ist (was gleichbedeutend mit mehr Masse ist).
                            Was ist an meiner Lesart Deines Postings falsch?

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                            • #15
                              Das ist schon OK. Ich weiß nur nicht, wie du da auf ein Vorzugssystem kommst.

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