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Grundwissen

Kreisbewegung unter Einfluss zusätzlicher Kräfte

Das Wichtigste auf einen Blick

  • In manchen Problemstellungen müssen bei der Bestimmung der Zentripetalkraft auch zusätzlich wirkende Kräfte berücksichtigt werden.
  • Je nachdem, in welche Richtung die zusätzliche Kraft wirkt, müssen verschiedene Fälle unterschieden werden.
  • Soll die Kreisbewegung trotz zusätzlich wirkender Kräfte unverändert aufrecht erhalten bleiben, müssen die zusätzlich wirkenden Kräfte entsprechend kompensiert werden.
Aufgaben Aufgaben

Nicht jede Kraft, die auf einen Körper  in einer Kreisbewegung wirkt, wirkt dabei auch als Zentripetalkraft. Ein typisches Beispiel ist die in der folgenden Tabelle dargestellte Situation im Achterbahn-Looping. Während der gesamten Kreisbewegung wirkt auf den Wagen die Gewichtskraft ein. Die Gewichtskraft wirkt aber zu jedem Zeitpunkt nach unten, während die Zentripetalkraft zu jedem Zeitpunkt auf den Bahnmittelpunkt gerichtet sein muss. Die Gewichtskraft kann also nicht an jedem Punkt für die Aufrechterhaltung der Kreisbewegung verantwortlich sein. In solchen Fällen hilft es, wenn du dir gezielt bestimmte Punkte auf der Kreisbahn anschaust und die Kräfteverhältnisse bestimmst:

Beispiel für eine Kreisbewegung mit zusätzlich wirkenden Kräften:

Sieh dir für das Beispiel des Achterbahnloopings verschiedene Punkte auf der Kreisbahn an, indem du den Schieberegler unter der Grafik verstellst. Beachte dabei, dass der Betrag der resultierenden Zentripetalkraft stets konstant bleibt. Im Beispiel wird der Einfluss der Gewichtskraft durch eine Zunahme der Normalkraft im Tiefpunkt des Loopings und durch eine Abnahme der Normalkraft im Hochpunkt des Loopings ausgeglichen.

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