Seilziehen

Am 12. Mai 1984 reisst in Lenzburg beim Seilziehen das Seil. Bei diesem Versuch mit 800 Personen, der einen Eintrag ins Guiness Buch der Rekorde hätte bringen sollen, wurde ein Teilnehmer tödlich verletzt. Seilziehen oder auch Tauziehen ist eine alte Sportart, die dem Kräftemessen zweier Mannschaften dient. Je eine Mannschaft zieht an einem Ende des Taus. Sieger ist, wer die gegnerische Mannschaft über die Mittellinie zieht.

Impulsstrom

Impulsstrom beim Seilziehen

Zeigt die x-Achse längs des gespannten Seils, fliesst im Seil x-Impuls gegen die Bezugsrichtung. Der x-Impuls-Stromkreis wird über die Mitglieder der beiden Mannschaften und den dazwischen liegenden Boden kurz geschlossen. Im Boden erzeugt der vorwärts fliessende Impulsstrom Druck. Die Teilnehmer der beiden Mannschaften richten ihre Körper wie eine Pendelstützeso aus, dass diese nur auf Druck belastet werden. Die Belastung entsteht dann durch das Zusammenwirken des x-Impulsstromes und des vom Gravitationsfeld zugeführten z-Impulses. Stürzen die Teilnehmer der einen Mannschaft, nimmt ihr Impulsinhalt zu (Mannschaft steht in x-Richtung hinten) oder ab (Mannschaft steht in x-Richtung vorne).

Kräfte

Kräfte sind Impulsstromstärken bezüglich eines Systems und somit keine eigenständigen Grössen. Wer von Kräften reden will, muss vorher das Objekt bezeichnen, auf das die Kräfte einwirken. Schneidet man in Gedanken das Seil quer durch, dürfen zwei Kräfte eingeführt werden, die auf je einen der beiden Seilabschnitte einwirken. Dabei gilt die Regel, dass die Stärke des zufliessenden Impulsstromes mit einem in positive Richtung weisenden Kraftpfeil markiert werden muss. Abfliessende Impulsströme ergeben negativ gerichtete Kraftpfeile. In der nebenstehend skizzierten Situation kann wahlweise eine der beiden Frauen frei gemacht werden. Nimmt man die links wirkende Dame, erhält man bei der Schnittfläche zwischen Hand und Seil einen in positive x-Richtung weisenden und bei den Füssen einen negativ gerichteten Kraftpfeil. Bei der Dame rechts zeigen die Kraftpfeile genau umgekehrt, als bei den Händen nach links und bei den Füssen nach rechts. Wird das Seil frei geschnitten, weisen die von den Händen auf das Seil wirkenden Kräfte gegen aussen. Je eine Kraft auf die Hand und eine auf das Seil bilden ein Wechselwirkungspaar (actio gleich reactio).

Richtung und Betrag der Kraftpfeile hängen nicht von der Wahl des Koordinatensystems (Weltsystem) ab: Kräfte sind objektbezogene aber nicht koordinatenbezogene Grössen. Damit die zugehörigen Impulsstrombilder skizziert werden können, muss dagegen immer ein raumfestes Koordinatensystem eingeführt werden. Dieses Weltsystem zerlegt den Impuls eindeutig in seine drei Komponenten. Würde man auf diese Zerlegung verzichten, hätte man es mit dem Transport einer vektorwertigen Grösse zu tun; die zugehörige Stromdichte wäre dann ein Tensor. Und Tensorfelder lassen sich nicht mit Hilfe von Strombildern darstellen.

Energiestrom

Solange das Seil still steht, fliesst Impuls im Kreis herum, ohne dass Energie transportiert wird. Erst wenn sich das Seil bewegt, fliesst auch ein Energiestrom durch das Seil

[math]I_W=v_xI_{p_x}[/math]

Bewegt sich das Seil vorwärts, ist die Geschwindigkeit positiv und die Energie fliesst mit dem Impulsstrom, also rückwärts. Nimmt die Geschwindigkeit einen negativen Wert an, wird die Energie gegen den Impulsstrom transportiert. Die Geschwindigkeit ist das translationsmechanische Potenzial, das den Füllzustand eines Körpers mit Impuls beschreibt und den Energiestrom mit dem Impulsstrom verknüpft.

Die Energie wird als Prozessleistung

[math]P=\Delta v_xI_{p_x}[/math]

von den Muskeln der Teilnehmer beider Mannschaften auf den Impulsstrom aufgeladen und in den Gleitschichten zwischen den Füssen und dem Boden wieder frei gegeben. Soll die Energie kontinuierlich übertragen werden, benutzt man einen Riementrieb.