VL19

Vorlesung 19:
Roter Faden:
Heute: Scheinkräfte: Zentrifugalkraft
Corioliskraft
Versuche: Rotierende Systeme, Foucault Pendel
16 Dezember 2003
Physik I, WS 03/04, Prof. W. de Boer
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Zentrifugalkraft ist eine Scheinkraft, die nur in
rotierenden Bezugssystemen auftritt.
aZP=aZF=v2/r=2r
16 Dezember 2003
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Beispiele für Zentrifugalkraft
Schwerelosigkeit:
Gravitationskraft
und Zentrifugalkraft
heben sich auf.
(Kräftefreier Raum)
Erde=7.3 10-5 s-1
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Beispiele für Zentrifugalkraft
Frage: wie groß muss Winkel  sein, damit Auto auch
bei Glatteis nicht aus der Kurve fliegt bei 200 km/h?
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Beispiele für Zentrifugalkraft
Antwort:
16 Dezember 2003
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Corioliskraft ist eine zweite Scheinkraft, die auftritt wenn
Körper sich im rotierenden Bezugssystem BEWEGT.
s
r
v

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Versuch mit Tennisball
Auf rotierende Scheibe:
Ball erreicht Ziel nicht!
Es wirkt eine zusätzliche
Kraft im rotierenden System
(Scheinkraft!)
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
Berechnung der Corioliskraft anhand
einer rotierenden Scheibe (Versuch!)
Die Corioliskraft beschreibt die
s
Bewegung eines Körpers in einem
r
v
rotierenden Bezugssystem.
Die Kraft ist 2mv’ oder allgemein
Fc=2m(v’x).
r=vt
s=rt=vt2
s=1/2 act2
oder aC= 2 v
16 Dezember 2003
v‘ ist die Geschwindigkeit,
die ein Beobachter im rotierenden
System misst, wenn er die Rotation
seines Systems nicht berücksichtigt.
v=Geschwindigkeit im Laborsystem.
Beachte: Corioliskraft abhängig von v
UND , weil Zentrifugalkraft nur
abhängig von 
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Versuch: Corioliskraft
16 Dezember 2003
Physik I, WS 03/04, Prof. W. de Boer
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Beispiel für Corioliskraft
Corioliskraft gilt auch für
Wind: dieser erfährt Abweichung
nach rechts auf der Nordhalbkugel
und nach links auf der Südhalbkugel.
Luchtdrucktief erzeugt Wirbelsturm!
Kanonenkugel vom NP abgeschossen in
Richtung Ziel am Äquator kommt rechts
vom Ziel an, weil das Ziel sich bewegt hat.
Auf dem südlichen Halbkugel kommt
die Kugel links vom Ziel an, d.h.
die Scheinkraft verursacht Abweichung
nach rechts auf nordl. Halbkugel und nach
links auf dem südlichen Halbkugel.
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Versuch: Foucaultsches Pendel
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Auswertung: Foucaultsches Pendel
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Mechanische Stabilität
Starrer Körper ist stabil, wenn
alle Beschleunigungen null sind,
d.h. acm=0 und  = 0 gegenüber
jede Rotationsachse.
Beispiel Leiter.
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Zum Mitnehmen
Scheinkräfte müssen zur Beschreibung der Bewegungen
in einem beschleunigt bewegten (z.B. rotierenden)
Bezugssystem herangezogen werden.
Diese Scheinkräfte spiegeln nur die Beschleunigung
des Bezugssystems wider und sind daher keine auf
Wechselwirkungen beruhenden Kräfte.
Für ein Bezugssystem mit konstanter Winkelgeschwindigkeit
gibt es zwei Scheinkräfte:
FZF=mx(rx) und FC=2mvx
Zentrifugal - und Corioliskraft
16 Dezember 2003
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