Physik Forum

[evelynn]

hallo,

ich hätte da eine frage zur zentrifuge:

wie funktioniert diese? also ich weiss, dass die teilchen mit größerer masse nach außen beschleunigt werden und teilchen geringerer masse in der mitte bleiben: aber wie erklärt man sich das mit der formel für zentripetalkraft

F= m( v2:r) bzw F = m w2 r

wenn m groß ist muss f größer werden und warum wird dann r auch größer ???????(teilchen bewegen sich ja nach außen)

ich bedanek mich schon im voraus

[Hausmann]

Wohin zeigt diese Kraft bezüglich der Drehachse? Was wird sie also bewirken? (Beispiel Wassertröpchen in Wäscheschleuder) mfG

[evelynn]

die zentripetalkraft wirkt ja zum kreismittelpunkt. aber größere massen werden nach außen bewegt.

[Hausmann]

Wenn Du Karussell fährst, wohin wirkt die "Drehkraft" auf Dich? Nach innen oder außen? Wohin fliegt die losgelassene Eis-Tüte?

[jkh]

hi bin mir nicht ganz sicher ob das stimmt, aber hier

http://de.wikipedia.org/wiki/Zentrifuge

unter Funktionsprinzip steht die Teilchen größerer Dichte verdrängen die Teilchen mit geringerer Dichte. Das könnte der Grund sein warum leichtere Teilchen dann einfach weiter innen sind. Ohne Gewähr . .

Zur Zentripetalkraft: Eine Zentripetalkraft würde schon nach innen wirken, da die Zentripetalkraft ja eine mögliche Gegenkraft zur Zentrifugalkraft (nach außen) darstellt. Betrachtet man zB. eine rotierende Scheibe mit Lagerung in der Mitte, so werden die einzelnen Masseteilchen aufgrund der Zentrifugalkraft (Trägheitskraft der Teilchen) ja auch nach außen beschleunigt, nur die Bindungskräfte zwischen den Teilchen wirken bis hin zur Lagerkraft als Zentripetalkraft entgegengesetzt der Zentrifugalkraft. Grund ist das hier die Teilchen miteinander verbunden sind zum Lager hin.
Die freien zu trennenden Teilchen in der Zentrifuge selbst sind aber nicht gebunden, daher wirkt die Zentrifugalkraft ohne Gegenkraft auf sie und sie werden in Abhängigkeit ihrer Masse mit der Kraft F= m( v^2:r) bzw. F = m w^2 r nach außen beschleunigt.

Hierzu Einleitungstext der Zentripetalkraft:
http://de.wikipedia.org/wiki/Zentripetalkraft

[Hausmann]

Es gibt drehbare wassergefüllte Glaszylinder, bei denen man schön die "Einbuchtung" der Oberfläche bei Drehung beobachten kann. Ein Beobachter auf dieser Fläche (Mücke z.B.) registriert die Zentrifugalkraft analog der Schwerkraft senkrecht zur Oberfläche. Schwerere Körper "versinken" nach unten (von außen gesehen zum Rand), leichte kommen wegen des Auftriebs hoch. So funktionieren Wäscheschleudern oder Gaszentrifugen oder oder ... mfG
(Zentripetal- und Zentrifugalkraft würde ich nicht als "Gegenkräfte" ansehen; ihr Auftreten hängt schlicht vom Bezugssystem ab: Sitze ich im Karussell oder stehe ich draußen...)

[jkh]

hi,

[Hausmann]

Hallo jhk,

das Thema Trägheitskräfte wurde schon oft diskutiert ("Scheinkräfte") und bringt in diesem konkreten Zusammenhang nichts neues. Deswegen nur kurz:

Die Verwendung von "Gegenkräften" suggeriert eventuell zwei gleichzeitig wirkende und sich damit aufhebende Kräfte, was aber bei Drehbewegungen offenkundig nicht der Fall ist. Insofern halte ich diese Bezeichnung für ungünstig.

Wenn man als Außenstehender (Laborant bei Zentrifuge, Marktbesucher bei Karussell) eine Kreisbewegung beobachtet, muß dort zwingend eine "Führungskraft" / Zentripetalkraft vorhanden und meßbar sein - hin zum Zentrum.

Im rotierenden System / beim Karussellteilnehmer mißt man eine nach außen gerichtete Zentrifugalkraft. Das aber muß man als Beobachter garnicht wissen (in einer geschlossenen Kabine). Diese Überlegungen gehen weiter, zum Beispiel beim (eventuell fallenden, innen kräftefreien) Fahrstuhl.

Solche wechselnden Bezugssystem scheinen in der Schulphysik (leider) keine besondere Rolle zu spielen.

mfG

[jkh]

Ich bleib bei meiner Ansicht bis der Gegenbeweis erbracht wurde