Die immer wieder zu beobachtende Verwechslung von Kraft und Impuls
Hallo Schlaufuchs,
Wenn du einen Würfel als Körper nimmst und plötzlich Eine Seite
öffnest, werden alle Partikel die in Richtung der offenen Seite unterwegs
sind nicht mehr auf Widerstand treffen und entweichen. Es gibt aber in
diesem Augenblick noch viele Moleküle, die auf Konfrontationskurs mit
einer der anderen Seiten des Würfels sind und an ihm abprallen, bevor sie
einen Reflektionsvektor erhalten der zur offenen Seite führt und sie somit
entweichen.
Solange in den Würfel von außen einwirkende Kraftvektoren vorhanden sind ist alles fein. Stellen wir uns den geöffneten Würfel nun aber im leeren Raum vor:
Nachdem die Umgebung (jetzt offene Würfelseite) fehlt, aus welcher das System bis zur Öffnung noch seine den Impuls erhaltenden Massebeschleunigungen (Kräfte) auf allen Möglichen Vektoren in den Würfel zeigend erfahren hat, erfährt nun kein einziges Molekül mehr eine solche Kraft auf einem Vektor aus der Öffnung in den Würfel.
Der Umkehrschluss ist, dass eine entgegen den nun fehlenden Kraftvektoren beschleunigende Reaktionskraft in Richtung Öffnungseite physikalisch unmöglich ist (Keine Aktion ohne Reaktion).
Wenn wir die offene Seite 'Hinten' nennen, die entgegengesetzte
Seite 'Vorne', die restlichen Seiten 'Links', 'Rechts', 'Oben' und 'Unten',
dann kann man sagen das statistisch die Anzahl der Moleküle die 'Unten'
und 'Oben' am Würfel kollidieren, bevor sie reflektiert werden in ihrer
Anzahl und Geschwindigkeit nahezu gleich sind, aber ihre Impulsvektoren
heben sich am Würfel auf, da entgegengesetzt.
D'accord. Da kein Molekül zur Öffnungsseite beschleunigt werden kann.
Dito für 'Links' und
'Rechts'.
D'accord. Da kein Molekül zur Öffnungsseite beschleunigt werden kann.
Blos für Impulsvektoren, die 'Vorne' auf die Wand treffen, gibt
es keine ausgleichenden Impulse mehr, die 'Hinten' auf eine Wand treffen
und daher wirkt in Summe ein Impulsvektor auf den Würfel, der nach 'Vorne'
zeigt - welcher identisch ist mit der Impuls-Summe der Moleküle, die es
geschafft haben, 'Hinten' ins Vakuum zu entweichen - in allen denkbaren
geraden oder schrägen Winkeln.
Um den Würfel aber nach vorne zu beschleunigen ist kein Impuls (keine Massegeschwindigkeit = Bewegungszustand der Moleküle) nach vorne notwendig, sondern eine im Augenblick des Zusammenstoßes zwischen Molekül und Würfel auf den Würfel einwirkende Kraft (Massebeschleunigung) notwendig. Und die gibt es aufgrund der entgegengerichteten fehlenden Kraft in Richtung Öffnungseite nicht (Keine Aktion ohne Reaktion). Denn zur Öffnungsseite hin hat jedes Molekül, egal in welchem Winkel es auf ein anderes Molekül trifft den Platz, den es benötigt. Es kommt zu keinem Kraftstoß der Würfelwand oder eines der Moleküle mit einem Vektor der zum leeren Raum zeigt.
Was auch dir nicht bewusst wird: Ein Impuls beschleunigt keine Masse, sondern ist eine physikalische Größe, die den Bewegungszustand des jeweiligen Körpers unter Einbeziehung seiner Masse beschreibt. Kräfte müssen immer paarweise auftreten.
Bei Raketen ist der Trick, die leichten Moleküle so heiß zu machen (also
schnell), dass sie eine höhere Entweichgeschwindigkeit haben, und somit
der summarische Impulsvektor nach 'Vorne' grösser wird. Die Vektoren nach
'Links', 'Rechts', 'Oben' und 'Unten' werden auch grösser, aber spielen
keine Rolle, da sie sich aufheben, und dito für alle schrägen Winkel.
Mit der Volumenausdehnung ist das, wie bereits erklärt, so eine Sache, wenn die Masse der Moleküle gar nicht auf einem zum leeren Raum zeigenden Vektor beschleunigt werden kann.
Wenn du behauptest, dass die Gasmoleküle sich nicht 'Vorne' in der Düse
abstoßen sondern wissend, dass hinten ein Vakuum auf sie wartet, alle
gleichgerichtet wie ein Laser nach hinten entweichen ohne eine
entsprechende Impulswirkung auf die Rakete auszulösen, hast du echt ein
Problem.
Das behaupte ich nicht. Ich erkläre anhand der physikalischen Gesetze, dass es zu keinem Kraftstoß eines Moleküls auf die vordere Seite kommt, da umgekehrt auch kein Kraftstoß in Richtung Öffnunsgseite möglich (Newton) und aus eigenen Überlegungen (gegen die Leere arbeitet nichts!) notwendig ist.
Herzlichst,
Ashitaka
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