Angenommen, ein Kind steht auf einem Karussell und dreht sich mit ihm mit der gleichen Geschwindigkeit, wobei die Koordinaten in der Mitte des Karussells zentriert sind.
Das Zentrum eines Karussells ist eine Stange, die in den Boden geht.
Nehmen Sie unser geschlossenes System als Kind und Karussell (einschließlich der Stange). Beachten Sie, dass auf dieses System äußere Kräfte wirken, obwohl ich Ihnen nicht sagen kann, welche Kraft wie viel wo wirkt, ist der Impuls nicht konstant (er begünstigt immer die Richtung der Geschwindigkeit des Kindes). So können wir die auf den Massenmittelpunkt ausgeübte Gesamtkraft berechnen.
Woher wissen wir jedoch (nicht experimentell), dass diese Kraft dem System kein Drehmoment verleiht?
Das Kind und das Karussell sind kein isoliertes System, da sich das Karussell um einen im Boden befestigten Drehpunkt dreht.
Das Karussell übt eine Zentripetalkraft auf das Kind aus, um es im Kreis zu halten (dies kann durch Reibung geschehen oder weil das Kind sich am Karussell festhält). Das Kind übt auf das Karussell eine gleiche und entgegengesetzte Kraft aus. Aber der Schwung des Karussells ändert sich nicht, weil die Erde durch den Drehpunkt eine gleiche und entgegengesetzte Kraft zur Kraft des Kindes ausübt. Es gibt also eine äußere Kraft, die auf das Karussell/Kind-System einwirkt. Diese Schwenkkraft wirkt jedoch durch den Massenmittelpunkt des Systems, so dass kein äußeres Drehmoment auf das Karussell/Kind-System wirkt.
Man braucht ein Drehmoment als Kraft in tangentialer Richtung um die Reibung zu kompensieren, (ohne Reibung würde es rund gehen nachdem es einmal in Bewegung geschoben wurde) Die Zentripetalkraft die der Pol aufbringen muss ist in Richtung des einzigen Kindes größer, also die Pole muss es tragen,
Andy
RW Vogel