Warum ich denke, dass Spannung in einem Tauziehen doppelt so stark sein sollte

Ich werde mein Argument dafür liefern, warum ich denke, dass die Spannung in einem Seil doppelt so groß sein sollte wie die Kraft, die auf beiden Seiten davon ausgeübt wird.

Betrachten wir zunächst ein anderes Beispiel. Angenommen, es gibt eine benannte Person Aund einen Block im Raum. Adrückt mit einer Kraft von 100 N auf den Block. Dann wird der Block Anach Newtons drittem Gesetz auch mit einer Kraft von 100 N drücken. Stellen Sie sich nun den Fall vor, dass anstelle des Blocks eine Person vorhanden Bist, die auch Amit einer Kraft von 100 N weiterdrückt, während Asie auf sie drückt. Awird eine Kraft von 100 N erfahren, weil er weitergeschoben Bwird, UND weitere 100 N, weil er vorbeigeschoben wird B. Daher erfährt er eine Kraft von 200 N. Ebenso erfährt er auch eine Kraft von 200 BN.

Nun zurück zum ursprünglichen Problem. Es gibt zwei Personen Aund Bim Weltraum mit einem gespannten Seil (derzeit keine Spannung) dazwischen. Wenn nur Agezogen wird und Bnicht, dann stimme ich zu, dass die Spannung gleich der ausgeübten Kraft ist A. Diese Situation wird (meiner Meinung nach) analog zu der obigen, wenn Bauch gezogen wird. Angenommen, beide ziehen von beiden Seiten mit einer Kraft von 100 N. Dann zieht das Seil am Ende von Bmit Beiner Kraft von 100 N (dieser Zug wird verursacht durch A). Nach Newtons drittem Gesetz erfährt das Seil eine Zugkraft von 100 N. Allerdings Bzieht auch sein Seilende mit 100 N. Daher sollte die Spannung 200 N betragen. Ebenso Amuss das Seilende bei ziehenAmit 100 N Kraft (weil Bes von der anderen Seite zieht) und erfährt daher eine Kraft von 100 N selbst nach Newtons drittem Gesetz plus weitere 100 N, weil Aes am Seil zieht.

Anscheinend ist dies nicht die Antwort (nach meiner Suche im Internet). Kann mir also jemand sagen, warum diese Argumentation falsch ist? Vielen Dank.

EDIT: Anscheinend stimmen die Leute meinem ersten Beispiel nicht zu, lassen Sie das zweite in Ruhe. Dies ist für die Abwärtswähler und Aufwärtswähler der bestbewerteten Antwort: Sie stimmen alle darin überein, dass, wenn nur Amit Beiner Kraft von 100 N gedrückt wird A, Bbeide von einer Kraft von 100 N in entgegengesetzte Richtungen gedrückt werden, richtig? In dem Fall, in dem Bauch mit einer Kraft von 100 N gedrückt wird, macht es keinen Sinn, dass die Antwort genau dieselbe wäre. Es scheint nicht richtig zu sein, dass, egal was Bpassiert, Bimmer Adie gleiche Kraft erfahren wird, die sie hätten, wenn Bsie keine Kraft ausgeübt hätten.

BEARBEITEN 2: Ich werde hier einen Link zu einer Frage bereitstellen, die ich gepostet habe: Zwei Personen, die sich gegenseitig abstoßen. Gemäß der Antwort und den Kommentaren dort unterscheidet sich der Grund, warum mein erstes Beispiel falsch ist, von dem angegebenen hier . Vielleicht sollten Sie also alle die Antwort und die Kommentare der Person lesen und Ihre Meinung überdenken.

Stellen Sie sich einen 1Kg-Block vor, der an der Decke hängt. Jeder Haken (der in der Decke und der im 1Kg-Block) zieht mit 100N, trotzdem kommt man nicht auf die Idee, dass die Spannung 200N beträgt. Im Seilbeispiel übernimmt der Boden die anderen 100N.
Ja, aber das liegt daran, dass nur eine Seite zieht. Der Block wird durch die Schwerkraft nach unten gezogen und da er sich nicht bewegt, muss das Seil mit einer Kraft nach oben ziehen, die seinem Gewicht entspricht, was nach Newtons drittem Gesetz impliziert, dass der Block mit demselben nach unten am Seil zieht Macht. In ähnlicher Weise zieht das Seil am anderen Ende mit einer Kraft an der Decke, die dem Gewicht des Blocks entspricht, und daher zieht die Decke das Seil erneut nach dem dritten Gesetz mit derselben Kraft. Ich sehe also keinen Grund zu sagen, dass die Spannung doppelt so hoch wäre.
Tut mir leid, dass ich nicht deinen ganzen Text gelesen habe. "Wenn nur 'A' zieht und 'B' nicht, dann stimme ich zu, dass die Spannung gleich der Kraft ist, die 'A' ausübt." Das geht nicht, wenn man an einem masselosen Seil mit 100N zieht es keine Spannung gibt es würde einfach unendlich beschleunigen.
@miceterminator Das würde passieren, wenn das masselose Seil an nichts befestigt ist. Aber es ist, und es ist an 'B' angehängt, das Masse hat, und liefert daher eine Reaktionskraft nach dem dritten Gesetz.
@Alaxrite: Ich schlage vor, Sie besorgen sich zwei Federwaagen und ein Seil und führen dieses Experiment selbst durch. Dein Beispiel ist falsch. Das Aktions-/Reaktionspaar von A und dem Block hat nichts damit zu tun, was B tut. Sie können dies deutlich machen, indem Sie Freikörperdiagramme für die drei Objekte zeichnen.
@JerrySchirmer Ich hoffe, meine Beispiele sind nicht mehrdeutig, aber in all diesen Beispielen gibt es nur zwei Objekte oder Personen. Ich bin mir also nicht sicher, woher Sie kommen.
@Alraxite: Sie haben den Block, Person A und Person B. Oder das Seil, Person A und Person B. Was Ihr Spannungsbeispiel betrifft, wenn Sie ein Seil ziehen und es bewegen, ohne dass jemand am anderen Ende zurückzieht, die Spannung wird Null sein. Nehmen Sie eine Schnur oder ein Verlängerungskabel und machen Sie es selbst. Es wird ungefähr wie eine Diskette umgedreht. Keine Spannung. In beiden Fällen spürt Person A keine Kraft von Person B. Person A spürt NUR eine Kraft vom Seil.
Eine Reihe von Kommentaren, die zur Personalisierung der Diskussion beigetragen haben, wurden gelöscht.
Übrigens haben Downvoter natürlich ein Recht auf ihre Meinung, aber ich denke, das ist eine gute Frage, weil sie nach einem konzeptionellen Problem fragt, und zwar einem etwas subtilen. Die Tatsache, dass es auf einem Missverständnis beruht, ist meiner Meinung nach kein Problem, und tatsächlich erweisen sich solche Fragen oft als aufschlussreiche Antworten.
@Alaxrite: Folge dem Vorschlag von @(Jerry Schirmer)! In der Physik ergibt dies immer die Wahrheit und ist ansonsten schwer zu verstehen, wo Ihr Missverständnis entsteht. Aber in Ihrem 1. Beispiel entspricht die Blockkraft auf A der Kraft von B auf A. Wie beim Block wird sich keiner bewegen, wenn A und B sich mit der gleichen Kraft drücken (oder beide werden sich gleich bewegen, wenn der Boden ist rutschig). Und wenn sie sich bewegen und ihre Massen unterschiedlich sind, spiegeln ihre Bewegungen das umgekehrte Verhältnis wider. Sowohl die Block- als auch die B-Kräfte sind so groß, wie ihr Widerstand gegen die Bewegung sein kann, und das ist die Kraft, die A spürt.
Um einen Kommentar hinzuzufügen ... vergessen wir alles über das Seil und ziehen Sie einfach die Masse M mit etwas Beschleunigung, sodass sich 100 N ergeben. Wenn Sie sie mit 100 N ziehen, zieht sie sich mit 100 N zurück. Wenn Sie es tun mit der Feder zeigt es 100 N an. Seil oder Wand, dasselbe.
@Alraxite, nur um Sie auf dem Laufenden zu halten, habe ich meine Antwort bearbeitet, um zu erklären, warum die Spannung am Kabel als 100 N angesehen werden sollte, obwohl es nicht unvernünftig wäre, an 200 N zu denken.
Wenn Sie mit 100 N ziehen und die andere Person mit 100 N, wenn dies zu einer Spannung von 200 N am Seil führen würde, glauben Sie, dass die Spannung 100 N betragen würde, wenn Sie am Seil ziehen, ohne dass jemand am anderen Ende ist?

Antworten (10)

Es ist immer am besten, ein Diagramm zu zeichnen, um sich in einem solchen Fall von den Dingen zu überzeugen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dies soll eine stationäre Situation darstellen: Niemand bewegt sich / gewinnt. Wie Sie sehen können, wirken auf A zwei horizontale Kräfte: der Boden (drückend mit 100 N) und das Seil (ziehend mit 100 N). Es gibt zwei vertikale Kräfte (Schwerkraft zieht den Schwerpunkt nach unten und Boden zieht nach oben), um die Drehmomente auszugleichen - ich habe sie nicht gezeigt, weil sie für die Antwort nicht relevant sind.

Jetzt habe ich eine gepunktete Linie zwischen A und B gezeichnet. Betrachten Sie dies als Vorhang. A kann nicht sehen, ob das Seil an B (einem Gegner) oder an einer Wand befestigt ist. A kann die Spannung im Seil messen, indem man (zum Beispiel) die Geschwindigkeit betrachtet, mit der sich eine Welle entlang des Seils ausbreitet – oder indem man ein Federmessgerät hinzufügt.

Stellen Sie sich nun diese Frage: Wenn A eine Spannung von 100 N im Seil spürt (dies ist die Definition der Kraft auf A), und (durch einen Blick auf das Messgerät) bestätigen kann, dass die Spannung 100 N beträgt, er aber nicht sehen kann, ob Das Seil ist an einem Ring oder an einem Gegner befestigt, wie kann die Spannung dann 200 N betragen? Wenn ich mit einer Kraft von 100 N an einem Messgerät ziehe, wird 100 N angezeigt - es kann nichts anderes lesen (in einer statischen Situation und wenn das Messgerät masselos ist, ...)

Ich glaube, ich verstehe die Quelle Ihrer Verwirrung basierend auf den früheren Fragen / Antworten, auf die Sie sich bezogen haben - lassen Sie mich also ein weiteres Diagramm zeichnen:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

In diesem Diagramm habe ich den Befestigungspunkt des Seils, mit dem A B von Bs Händen wegzieht, zu seiner Taille verschoben. In ähnlicher Weise wird das Seil, mit dem B an A zieht, zu A's Taille bewegt.

Was geschieht? Nun gibt es zwei unterschiedliche Punkte, an denen A eine Kraft von 100 N erfährt: erstens seine Hände (wo er an dem Seil zieht, das an Bs Wartezeiten befestigt ist); und ein anderes, wo das Seil, an dem B zieht, um seine Taille gebunden ist.

Das Ergebnis ist, dass es zwei Seile mit einer Spannung von jeweils 100 N gibt, die zusammen eine Kraft von 200 N auf A (zwei Seile) ergeben, die durch eine Kraft von 200 N vom Boden ausgeglichen wird usw.

Dies ist NICHT dasselbe wie im ersten Diagramm, wo der Punkt, an dem das Seil von B befestigt ist, die Hände von A sind - in diesem Fall gibt es nur eine einzige Linie, die A und B mit einer Spannung von 100 N verbindet.

Wie in den Kommentaren erwähnt, können Sie ein Federmessgerät in Reihe mit Ihrem Seil schalten, um die Spannung darin zu messen. und jetzt ist der Unterschied zwischen "einer einzelnen Person, die an einem Seil zieht, das an einem Ring an der Wand befestigt ist (als gepunktete Linie angenommen) und zwei Personen, die über einen Vorhang ziehen (damit sie nicht sehen können, was sie tun), in einem Fall , eine einzelne Feder (mit Federkonstante k ) dehnt sich um eine Länge aus l , während man im zweiten Fall eine doppelt so lange Feder mit Konstante findet k / 2 ), Erweiterung um 2 l .

Das sind alles verschiedene Sichtweisen auf dasselbe.

Ihr Messgerät sagt, dass es eine Kraft von 100 N gibt, nur weil Sie es gesagt haben. Von Natur aus messen Sie nur die Verschiebung und multiplizieren diese mit einer Federkonstante. Diese Konstante ist ein von Menschen definierter Wert, der darauf basiert, wie Hooke Daten interpretiert. Für eine gegebene Kraft, die ein Molekül von der Feder nach rechts zieht, gibt es unter Gleichgewichtsbedingungen immer eine gleiche Kraft, die dieses Molekül nach links zieht. Hooke hätte die Spannung mit 200 N definieren können, aber offensichtlich ist es für Berechnungen bequemer, die Spannung mit 100 N zu definieren.
Meine Intuition sagt mir, dass es besser ist, nur links mit 100 N geschlagen zu werden, als links mit 100 N und rechts mit 100 N geschlagen zu werden. Ich würde sagen, mein Körper hat eine Spannung von 200N. Hooke betrachtete nur eine Richtung und definierte die Spannung mit 100 N, was ebenfalls vernünftig ist.

Ihr erstes Beispiel ist scherzhaft. Wenn jeder 100 N bereitstellt, fühlt jeder 100 N, Punkt. Um 200N zu spüren, müsste jeder 200N aufbringen. Darum geht es bei Newtons Bewegungsgesetzen; man spürt nicht seine eigene Kraft, sondern nur äußere Kräfte oder wenn die eigene Kraft mit einem äußeren Körper in Kontakt kommt.

Kommentare sind nicht für längere Diskussionen gedacht; diese Konversation wurde in den Chat verschoben .
Ein Molekül des Seils würde nach links eine Kraft von 100 N und nach rechts eine Kraft von ebenfalls 100 N spüren . Obwohl jeder der Abzieher 100 N erleidet, könnte man argumentieren, dass das Molekül einer Gesamtspannung von 200 N ausgesetzt ist. Aber es ist bequemer, die Spannung als 100 N zu definieren, dh die Kraft, die das Molekül auf einen der Abzieher ausübt.

Ich denke, die größte Verwirrung besteht darin, zu vergessen, dass es keine einsamen Kräfte auf der Welt gibt, sondern nur dritte Gesetzespaare (wie in Newtons drittem Gesetz). Ja, die Person zieht mit 100 N am Seil, aber die Schnur zieht mit 100 N zurück. Der Boden drückt mit 100 N auf den Fuß und der Fuß drückt mit 100 N auf den Boden. In Wirklichkeit wird die Kraft gemessen, indem eine Skala eingefügt wird. Dies misst die Kraft zwischenzwei Objekte. Entfernen Sie jetzt einfach das Seil ganz. Lassen Sie zuerst Person A und Person B auf der gleichen Waage von gegenüberliegenden Seiten drücken. Wenn die Waage 100 N anzeigt, drückt jeder mit 100 N. Lassen Sie sie nun an der gleichen Federwaage (von gegenüberliegenden Seiten) ziehen. Wenn die Feder 100 N anzeigt, ziehen sie jeweils mit 100 N. Wie @floris betonte, könnte für beide eine andere Person am anderen Ende der Federwaage ziehen oder sie könnte an einer Wand befestigt sein. Es spielt keine Rolle. Und wir können die Federwaage jederzeit durch ein Seil ersetzen. Die Federwaage misst nur die Spannung

Vielleicht ist es noch intuitiver, das Szenario vertikal zu gestalten. Person A hält sich an einer herunterhängenden Federwaage fest. An der Waage hängt ein Gewicht von 100 N, also zeigt die Waage 100 N an. Offensichtlich zieht Person A mit 100 N hoch (natürlich ziehen Person A und die Feder mit 100 N aneinander). Person A schließt nun die Augen. Sie kann nicht mehr sagen, ob das Gewicht noch da ist oder ob Person B jetzt mit 100 N Kraft an der Feder zieht. Sehen? Die Personen A und B können jeweils mit 100 N Kraft an der Feder ziehen, und die Skala zeigt nur 100 N an. Entfernen Sie die Waage und führen Sie ein Seil ein. Die Physik ändert sich nicht.

Nein.

Ihr Fehler ist, dass der Block nach Newtons drittem Gesetz mit denselben 100 N, mit denen A drückt, auch auf A zurückdrückt. Unter der Annahme, dass beide 100 kg wiegen, beschleunigen sowohl der Block als auch die Person mit 1 m/s 2 für die Dauer des Pushs. Wenn sich zwei Personen gegenseitig anschieben, beschleunigen sie offensichtlich auch mit 1 m / s 2 Die Kräfte müssen also gleich sein. (Wenn dies nicht offensichtlich ist, ziehen Sie in Betracht, eine sehr massive, sehr dünne, sehr starke Wand dazwischen zu platzieren, die die Physik nicht verändern kann. Dann sind es nur zwei 100-kg-Leute, die sich mit 100 N von einer starren Wand abstoßen.)

Der Unterschied zwischen den beiden Szenarien besteht darin, dass im ersten Fall die Reaktionskraft von der Struktur des Blocks bereitgestellt wird, während im zweiten Fall ein arbeitender Mensch die Reaktionskraft bereitstellt. Bei der ersten verschwindet die Blockade, während bei der zweiten die Handflächen von A und B unverändert bleiben. A kann also doppelt so lange pushen und damit ~ doppelt so viel arbeiten, sodass sie - wie die Intuition sagt - am Ende schneller werden.

Dies überträgt sich direkt auf das Szenario des Seilziehens, indem einfach die Druckkraft an den Handflächen der Jungs durch Spannung ersetzt wird.

Ich bin mir nicht sicher über den Fehler, den Sie hier ansprechen. Ich habe in meiner Frage erwähnt, dass der Block auf A drückt. Ihre Antwort sagt dann weiter, dass es offensichtlich ist, dass in dem Fall, in dem B eine Person ist, die auch drückt, er die gleiche Kraft wie der Block erfährt. Du hast mit einer Mauer einen Grund angegeben, den ich nicht ganz verstehe. Anscheinend handelt der Rest Ihrer Antwort von den Details, wie sie sich gegenseitig schubsen, und ich denke, es wird verwirrend, wenn Sie daran denken, dass sie sich gegenseitig direkt in die Hände schubsen. Also lassen Sie mich die Situation ein wenig ändern.continued
Erstens, um es einfach zu halten, benutzen beide nur eine Hand. Zweitens ruhen beide Hände auf der Brust des anderen, bevor sie drücken. Nun sollte klar sein, dass, wenn A auf die Brust von B drückt, seine Brust eine gleiche und entgegengesetzte Kraft ausübt, während die Hände von B, die sich auf der Brust von A befinden, eine andere Kraft ausüben. Also doppelte Kraft.
@Alraxite: Hmm, anscheinend hast du dich für dasselbe Beispiel entschieden, das ich gegeben habe. Das ist sehr wahr und etwas rätselhaft, denn wenn ein Mann mit 100 N an einer Wand zieht, spielt es keine Rolle, ob es sich um eine Wand oder eine andere Person handelt, die mit 100 N zurückzieht.
Die Situation beim gegenseitigen Drücken auf die Hände unterscheidet sich von der Situation beim gegenseitigen Drücken auf die Brust, es sind serielle vs. parallele Federn.
Ja, wenn sie sich gegenseitig auf die Brust drücken, ist es ein anderes Spiel (parallele statt serielle Federn) und es kann nicht auf das Seilbeispiel übertragen werden, ohne ein zweites Seil einzuführen.
Die Wand ist verwirrend, weil die Kraft dieselbe ist - aber wenn Sie eine Person schieben (und sie nicht zurückdrücken), bewegen sie sich und Sie legen nur die Hälfte der Entfernung zurück, die Sie mit einer Wand (oder jemandem) zurücklegen würden der zurückschiebt) - somit machst du dir nur halb so viel Arbeit und bekommst nur die halbe kinetische Energie.

Nach einigen Recherchen habe ich beschlossen, diese Antwort zu bearbeiten, und ich hoffe, endlich zu klären, warum die Spannung nicht 0 N oder 200 N betragen sollte, wenn an jedem Ende eine externe Kraft von 100 N auf das Kabel ausgeübt wird.

Ich würde sagen, dass Hooke historisch gesehen entschieden hat, nur die Kraft an einem Ende der Feder (z. B. 100 N) zu verwenden, als er sein berühmtes Gesetz aufstellte, wahrscheinlich der Einfachheit halber und in Anbetracht der Tatsache, dass wir mehr an der Kraft interessiert sind, die dieses Element (Feder, Kabel usw.) übt auf jeden Körper aus.

Er würde im Wesentlichen sukzessive zunehmende Gewichte an einer Feder (z. B. an der Decke befestigt) befestigen. Für jedes Gewicht maß er die Verschiebung der Feder und bemerkte ein Muster: Die Verschiebung würde proportional zur Zunahme der durch das Gewicht erzeugten Kraft zunehmen. Da er es mit einem statischen Szenario zu tun hatte (er ließ die Feder nach Erhöhung des Gewichts ihre neue Gleichgewichtsposition erreichen), wusste er, dass am anderen Ende der Feder eine Reaktionskraft in Höhe der Gewichtskraft anliegt (Dies ist die Reaktion von der Decke). Er konnte sagen, dass die Gesamtkraft auf die Feder Null war, aber wir können deutlich sehen, dass die Feder, obwohl sie sich im statischen Gleichgewicht befindet, gedehnt ist, was bedeutet, dass eine innere Aktion stattfindet. In Anbetracht F = 0 ist nicht nützlich, um zu beschreiben, was intern mit dem System passiert. Nehmen wir nun an, dass er das Proportionalitätsgesetz in Bezug auf die beiden Kräfte ausgedrückt hat, dh anstatt zu sagen:

F = k x

(wobei F die Kraft ist, die an einem Ende der Feder anliegt, also 100 N), hätte er annehmen können, dass die innere Kraft tatsächlich doppelt so hoch war ( F ∗ = 2 F ), da am anderen Ende der Feder immer eine gleich große Reaktionskraft anliegt:

F ∗ = k ∗ x

Dies würde einfach die Federkonstante (und folglich den Elastizitätsmodul um den Faktor 2) beeinflussen. Anscheinend würde man denken, dass dies nur die Diagramme Kraft vs. Verschiebung oder Spannung vs. Dehnung um den Faktor zwei ändern würde. Auf diese Weise würden wir diese Diagramme so interpretieren, dass sie eine Bruchfestigkeit zeigen, wenn beispielsweise zwei Kräfte gleicher Größe auf jeder Seite des Kabels aufgebracht werden.

Beachten Sie, dass die Steifheit mit dieser Definition als das Doppelte der alten Steifheit interpretiert werden kann k (für eine gegebene Verschiebung).

F ∗ F = k ∗ x k x = k ∗ k = 2
Da jedoch ein Großteil der Mathematik auf dem Hookeschen Gesetz aufbaut, gibt es erwartungsgemäß viele Gründe zu sagen, dass das Material intern eine Kraft von 100 N und nicht 200 N „fühlt“.

Ein Beispiel, wo definieren T = 200 N bei einem dynamisch belasteten Kabel widersprüchlich wäre. Nehmen wir an, das Kabel hat Masse. Das Argument basiert auf dieser großartigen Antwort zur Strahlverschiebung: https://physics.stackexchange.com/a/222318/46464 Beginnen wir mit dem folgenden Schema ( F = 100 N ist die von außen aufgebrachte Kraft am Ende des Kabels):

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Experimentell würden Sie sehen, dass sich das Kabel an der Spitze, an der Sie ziehen, aufgrund der Elastizität stärker dehnen würde als auf der anderen Seite. Die Logik hier ist, dass, wenn Sie einen imaginären Schnitt am Kabel machen, unendlich nahe an der Spitze, die Moleküle von der rechten Seite eine Kraft ausüben würden T ( x ) gleich der äußeren Kraft als Reaktion. allerdings da x steigt, wird es einen Punkt erreichen, an dem die Moleküle keine Kraft mehr spüren, sodass sie nicht mehr auf die Moleküle aus dem linken Block reagieren T ( x = L ) = 0

T = F ( 1 − x L )

Wie Sie sehen können, wäre es inkohärent, eine Spannung von 200 N an der Spitze zu verwenden, und tatsächlich würden weitere Komplikationen bei Verschiebungsberechnungen auftreten, da Sie es jetzt mit einer Steifigkeit zu tun haben k ∗ .

einfache einfache Antwort, wenn Sie das Seil mit Ihrer maximalen Anstrengung von 100 ziehen und das Seil Sie mit 101 zieht, dann werden Sie über die Linie gezogen und verlieren, also hat Ihr Gegner mit einer Kraft von 1 gewonnen?

Dies ist eine schöne Frage, da sie eine offensichtliche Interpretation des gesunden Menschenverstandes darstellt, die im Widerspruch zu unseren physikalischen Modellen steht, insbesondere im Hinblick auf den Unterschied zwischen einer passiven und einer aktiven Reaktion auf eine Kraft; intuitiv erwartet man einen quantitativen Unterschied zwischen ihren Größen, obwohl sie tatsächlich gleich sind.

Betrachten Sie drei Situationen. In einem steht ein Gewicht von 10 kg auf einer Personenwaage mit einer ungefederten Masse von 1 kg, die auf dem Boden steht. In der zweiten sitzt das gleiche Gewicht auf der gleichen Waage, aber die Waage wird von einem Menschen in der Luft gehalten, der eine konstante Aufwärtskraft aufrechterhält. Im dritten befinden sich allein die Waagen im Weltraum und werden durch eine Kraft von 100 N beschleunigt, die auf die Platte drückt. Welcher Wert wird in jedem dieser Szenarien auf der Skala angezeigt?

Die Antwort ist, dass sie alle 10 kg anzeigen, obwohl bei zweien etwas anderes auf der Waage nach hinten drückt und bei einem nicht.

Nehmen wir der Einfachheit halber an, das Tauziehseil ist stationär, beide Seiten ziehen mit gleicher Kraft.

A und B sind beide Personen, A zieht mit 100 N nach links, B zieht mit 100 N nach rechts.

In Ihrem zweiten Beispiel ersetzen wir nun B durch C, Ihr unbewegliches Gewicht.

A zieht mit 100N nach links. Das Newtonsche Gesetz besagt, dass der Block mit 100 N nach rechts ziehen muss, sonst würde sich das System bewegen.

Die Gesamtbelastung des Seils ist in beiden Fällen genau gleich.

Um es komplizierter zu machen, haben wir A, B und C im Spiel:

A
         C
B

Das Seil läuft von A nach C, durch eine Rolle und dann weiter nach B.

A und B ziehen beide mit 100N. C erfährt eine Kraft ähnlich 200 N (etwas reduziert, da A und B in leicht unterschiedliche Richtungen weisen, aber jede Länge des Seils erfährt immer noch eine Kraft von 100 N.

Wenn Sie jetzt eine einzelne Seillänge haben und sowohl A als auch B daran ziehen, haben Sie endlich Ihre 200 N Kraft im Seil, denn jetzt ziehen A und B mit einer kombinierten Kraft von 200 N, also der Gegenkraft von C entsprechend erhöht, sonst gerät das ganze System in Bewegung.

Versuchen wir es noch einmal! Lassen Sie uns ein Seil an der Decke befestigen und ein 10-kg-Gewicht aufhängen.

Die Zugkraft auf das Seil = ma = 10 kg × 10 m/s^2 = 100 Newton. Bei 20 kg Gewicht: 20 kg × 10 m/s^2 = 200 Newton

Befestigen Sie nun einen einfachen Flaschenzug an der Decke und belasten Sie beide Enden mit 10 kg:

Die Zugkraft auf das Seil beträgt (10kg + 10kg) × 10m/s^2 = 200 Newton

Wir haben einen „stummen Kellner“-Apparat geschaffen. Jetzt, um das Tauziehen zu "gewinnen", legen Sie ein weiteres Pfund an jedes Ende.

Und ein anderer!

Befestigen Sie ein 10-kg-Gewicht an der Decke einer Rakete auf der Startrampe

Zugkraft auf das Seil: 10kg × 10 m/s^2 = 100 Newton

Jetzt beschleunigen, um mit 10 m/s^2 nach oben zu schießen

Zugkraft am Seil = 10kg x (10 + 10 m/s^2) = 200 Newton oder 2 G!

Die Spannung ist gleich der Kraft einer Seite. Weil wenn eine Schnur mit einer Stütze befestigt ist und das andere Ende mit Masse befestigt ist, nehmen wir, dass die Spannung gleich dem Gewicht ist. Glaubst du, es gibt nur zwei Kräfte Spannung und Gewicht? Nein, es gibt 3 Kräfte, 1. Gewicht nach unten, Spannung nach oben, eine andere Stützkraft nach oben, dies ist dasselbe, als ob das Seil von beiden Seiten mit denselben Kräften gezogen wird. Spannung ist also gleich 1 Kräfte, wenn die Kräfte gleich sind.

Warum ich denke, dass Spannung in einem Tauziehen doppelt so stark sein sollte
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