Kräfte auf ein Fadenpendel < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Aufgabe | | Ein Mensch steht auf dem Erdboden mit einem Faden in der Hand, an dem ein Massestück hängt. Er lässt das Massestück in Ruhe auspendeln, bis es sich nicht mehr bewegt. Dann legt der Faden eine Gerade fest, die wir als unendlich lang fortgesetzt denken. Es soll beantwortet werden, ob diese Linie durvh den Erdmittelpunkt verläuft. Falls nicht, soll beantwortet werden, wie weit ungefähr der Erdmittelpunkt verfehlt wird. |
Hallo zusammen,
ich arbeite gerade an der oben stehenden Aufgabe und habe mir schon folgende Gedanken zum Modell gemacht.
Also es werden folgende Vereinfachungen vorgenommen:
Erde ist Kugel
Rotationsachse verläuft durch geographischen Nord- und Südpol
Rotation der Erde um die Sonne wird vernachlässigt
Einfluss des Mondes wird vernachlässigt
Jetzt habe ich mir mal Gedanken gemacht, was für Kräfte auf dieses Ruhende Pendel wirken:
1. Zentrifugalkraft
2. Corioliskraft
3. Schwerkraft
Die Zentrifugalkraft verläuft ja immer senkrecht zur Rotationsachse, also am Äquator entgegen der Schwerkraft.
Diese zu berechnen ist an sich kein Problem, aber wie wird diese ober oder unterhalb des Äquators aufgeteilt? Sie wirkt dann ja nicht mehr direkt entgegen der Schwerkraft.
2. Bei der Corioliskraft bin ich mir auch nicht ganz sicher. Aber diese müsste doch auch auf das Massestück wirken, oder?
Die Hand mit der der Faden gehalten wird, bewegt sich ja schneller, als das Massestück, da dieses frei schwingt und Träge ist.
Aber wie kann ich diese berechnen?
Vielen Dank für die Hilfe.
lG
DudiPupan
|
|
| |
|
Hallo!
Erstmal: Die Corioliskraft tritt nur auf, wenn sich ein Körper in Bezug zu dem rotierenden System bewegt. Aber das Pendel ist ja in Ruhe in Bezug zur Erde, daher brauchst du die hier nicht.
Die resultierende Kraft berechnest du vektoriell. Betrachte dazu allgemein einen Breitengrad [mm] \alpha [/mm] und wähle ein Koordinatensystem, in dem die Schwerkraft exakt nach unten zeigt. Gibt darin die Zentrifugalkraft an (sin,cos vom Breitengrad!) und daraus dann die resultierende.
|
|
|
|
