Wenn ich jemanden schubse, welche fundamentale Kraft schaffe ich?

Laut Wikipedia lassen sich alle Kräfte in vier Grundkräfte zerlegen: Gravitation, Elektromagnetismus, starke Wechselwirkung und schwache Wechselwirkung.

Wenn ich jemanden schubse, erzeugt das eine Kraft. Aus welcher der 4 Kräfte besteht diese?

Antworten (6)

Wenn ich jemanden schubse, welche fundamentale Kraft schaffe ich?

Wenn ein Mensch ein Objekt durch physischen Kontakt schiebt, ist die Natur der Kraft zwischen dem Menschen und dem Objekt elektromagnetisch. Atome bestehen aus positiv geladenen Kernen mit negativ geladenen Elektronen in Orbitalen um die Atome. Wenn zwei Atome nahe genug sind, wird die elektromagnetische Abstoßungskraft zwischen den Elektronen signifikant und die Elektronenorbitale werden deformiert.

Die starken, schwachen und Gravitationskräfte sind dabei vernachlässigbar klein.

Beim Vergleich mit der Antwort von @vishalAnan ist es wohl erwähnenswert, dass Elektronenorbitale die relativen Positionen der Kerne bestimmen.
Außerdem erzeugt man eine gewisse "starke Restkraft". Protonen folgen deformierenden Orbitalen durch EM-Wechselwirkung. Sie müssen auf andere Weise Neutronen an sich ziehen, um die Atomkerne zusammenzuhalten. Hier kommt die verbleibende starke Kraft zum Tragen. Es ist nicht unerheblich - es beschleunigt etwa die Hälfte der Masse. Und natürlich kann die restliche starke Kraft auf die allgemeine starke Kraft zurückgeführt werden.
Könnten Sie eine Referenz für diese Antwort hinzufügen?

Die Antworten sind alle konventionell und alle irreführend. Elektromagnetische Kräfte in fester Materie sind im Wesentlichen anziehend: Wenn Sie einen festen Gegenstand nehmen und ihn zusammendrücken, erhöht sich die elektrostatische Bindungsenergie , sodass Materie einfach zusammenbrechen sollte. Was dies verhindert, sind Pauli-Kräfte, die sowohl abstoßend als auch gerichtet sind. Diese sind auf das Pauli-Ausschlussprinzip zurückzuführen: Das Zusammendrücken einer Elektronenwolke erhöht die Energie der Elektronen, da sie sich im Phasenraum ausweichen.

Dies manifestiert sich als eine echte physikalische Kraft. Das kann man fühlen und messen. Es taucht jedoch nicht als "Kraft" in der Mathematik auf , daher behaupten einige, es sei keine Kraft.

Das passiert auch in der klassischen Mechanik. In der Hamiltonschen Formulierung verschwinden Zwangskräfte aus den Bewegungsgleichungen. Niemand würde jedoch behaupten, dass auf den Drehpunkt eines Hebels keine Kraft wirkt, weil er in der Bewegungsgleichung nicht auftaucht. Sie können sogar ein Kraftmessgerät auf den Drehpunkt setzen und es messen.

Der Weg, feste Materie zu verstehen, ist also ein Gleichgewicht zwischen der im Wesentlichen strukturlosen Anziehungskraft der elektrostatischen Kraft, die gegen die strukturierte Pauli-Abstoßung ausgeglichen ist.

Wenn Sie also jemanden schubsen, stören Sie dieses Gleichgewicht, und das Ergebnis ist eine Kraft zwischen Ihnen und der anderen Person.

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Wenn Sie jemanden schubsen,
versuchen Sie tatsächlich, den intermolekularen Abstand zwischen den Atomen des Körpers zu komprimieren. Atome enthalten geladene Teilchen (anfänglich im Gleichgewicht) und wenn sie durch die Kraft gestört werden, zeigen sie eine Reluktanz (Gegenkraft), die elektromagnetischer Natur ist.

Als bestes Beispiel kann die Normalkraft angesehen werden , die zwischen zwei in Kontakt gehaltenen stationären Körpern wirkt.

Elektromagnetisch. Die Elektronen in deiner Hand wollen den Elektronen der anderen Person nicht zu nahe kommen. Sie stoßen also ab.

Die meisten Antworten beziehen sich auf die Kraft, die den Schub vom Drücker auf den Drücker überträgt, aber man kann die Frage auch anders verstehen: Welche Kraft steckt hinter dem drückenden Arm, dh wo wird die Kraft erzeugt und auf welche Urkraft kommt sie zurück ? Abgesehen von einem vertikalen Stoß nach oben kombinieren Sie bei einem Stoß tatsächlich zwei Kräfte: die Schwerkraft Ihres Körpergewichts und die Reibung Ihrer Füße auf dem Boden.

Grundsätzlich lehnen Sie sich nach vorne, und dann, weil Ihr Fuß auf dem Boden steht und nicht gleitet (dh Reibung), übt die Schwerkraft ein Drehmoment (eine Drehkraft) auf Ihren Körper aus, wodurch Sie nach vorne fallen. Ihre Hände drücken gegen den Pushee, und die Reaktionskraft gleicht dieses Drehmoment aus und verhindert, dass Sie nach vorne fallen. Sie können sich leicht von der Rolle der Schwerkraft überzeugen, indem Sie überlegen, was passiert, wenn Sie etwas drücken, das sich nicht bewegt: Wenn Sie zu stark drücken, beginnt sich Ihr Körper um Ihre Füße zu drehen, wobei sich Ihr Schwerpunkt nach oben bewegt. Diese Arbeit wird gegen die Schwerkraft verrichtet.

Alle statischen Kräfte (Reibung am Boden, die Struktur Ihres Körpers, die Kraftübertragung im Kontaktpunkt) sind elektromagnetischen Ursprungs (+ Pauli-Prinzip, siehe Antwort von John Doty), aber die Kraft, die Ihnen tatsächlich die Fähigkeit zum Drücken verleiht ist Schwerkraft.

Wenn ich mich im freien Fall befinde, kann ich immer noch gegen etwas drücken und es entweder abstoßen oder mich davon wegdrücken (technisch gesehen passiert beides), also ist die Gravitationskraft eindeutig nicht die Antwort.
Sie haben natürlich Recht, wenn Sie jemanden stoßen und hinfallen, haben Sie die Schwerkraft nicht genutzt, obwohl Sie deswegen hingefallen sind. Aber wenn Sie jemanden so schubsen, wie es die meisten Menschen tun, haben Sie die Schwerkraft genutzt.
Nein, Sie haben das falsch verstanden – der freie Fall hat nichts mit dem Umfallen zu tun (was unter dem Einfluss der Schwerkraft passiert). Ich hätte genauer sein sollen: Mein Beispiel war ein Trägheitsbezugssystem , zum Beispiel das, was Sie im Weltraum „schweben“ könnten (dh eine Mikrogravitationsumgebung – was die meisten Menschen als „Schwerkraftlosigkeit“ bezeichnen). Wenn ich gegen die Seite meines Raumschiffs drücke, schickt mich das in die entgegengesetzte Richtung. Die Rolle der Schwerkraft ist in diesem Fall unermesslich gering. Wie gesagt, die Schwerkraft ist nicht die Antwort auf die Frage des OP .
Hängt davon ab, was das OP mit "erzeugt eine Kraft" gemeint hat. Außerdem schieben die meisten Leute keine Raumschiffe, und wenn ja, befinden sie sich meistens nicht im Weltraum. Daher kann man davon ausgehen, dass das OP die von Ihnen beschriebene Situation nicht berücksichtigt hat.

Wenn ein Körper einen anderen drückt, ist dies nur ein Beispiel für Impulserhaltung . Es ist ein klassisches Prinzip, das keine quantenmechanischen Effekte erfordert, wie in einigen anderen Antworten vorgeschlagen, und das für jede Art von Wechselwirkung gilt (ein Stoß, den ein sich bewegendes Teilchen bei einer Kollision von 2 Teilchen auf ein ruhendes Teilchen ausübt, ist dasselbe ob die Wechselwirkungskraft eine abstoßende oder eine anziehende Kraft ist, es ist nur so, dass die Details der Bahnen unterschiedlich sind).

Bei makroskopischen Körpern wären die Wechselwirkungskräfte beim Kontakt im Wesentlichen nur die elektrostatische Abstoßung zwischen den positiven Ionen. Die Elektronen sind aufgrund ihrer geringen Masse dynamisch irrelevant. Sie bewegen sich einfach entsprechend der Ladungskonfiguration der Ionen. Aus dem Newtonschen Gesetz F = M A Sie können das sehen, wenn Sie ein Objekt mit Beschleunigung schieben A , ist die von den Elektronen ausgehende Kraft vernachlässigbar, einfach weil die Masse der Elektronen ein paar tausendmal kleiner ist als die der Ionen. Somit ist im Wesentlichen die gesamte Schubkraft auf die Ionen zurückzuführen.

Das in einigen anderen Antworten erwähnte Pauli-Ausschlussprinzip würde nur potenziell verhindern, dass die Haut Ihrer Hand mit dem Objekt oder der Person verschmilzt, die Sie schieben. Für die Schubwirkung als solche ist sie nicht verantwortlich.