De emmer van Newton

[DVR]

Newton heeft het gedachten-experiment met de emmer bedacht om de absoluutheid van ruimte aan te tonen.. Het gaat ongeveer als volgt:

Hang een emmer, half gevuld met water, aan een touw op.. Begin nu de emmer te draaien, zodat het touw wringt.. Als je de emmer los laat, zul je achtereenvolgens drie dingen waarnemen:

1 - De emmer draait rond en het water staat nog stil in de emmer; het wateroppervlak is vlak..

2 - Het water is (door wrijvingskrachten) mee gaan draaien met de emmer; het wateroppervlak staat hol (tegen de emmer wanden op)..

3 - De emmer komt tot stilstand maar het water draait nog door; het wateroppervlak staat nog steeds hol..

In situatie 2 is het water in rust ten opzichte van de emmer, in situatie 3 niet.. Hieruit concludeerde Newton dat de holling van het water niet het gevolg is van de beweging van de emmer (afgezien van het in beweging zetten van het water natuurlijk), maar het gevolg is van het draaien van het water ten opzichte van de ruimte..

Waar Newton hier echter geen rekening mee houdt is de materie in de rest van het universum.. Zou het bijvoorbeeld zo zijn dat als we het gehele heelal om de emmer zouden roteren, dat het water ook hol gaat staan?

De heer Einstein heeft ons laten zien dat ruimte niet absoluut is, maar dat je alleen wat kan zeggen over bewegingen van objecten ten opzichte van elkaar...

Nu is mijn vraag aan jullie:

We nemen een geheel leeg heelal, er is helemaal NIETS, behalve dan een emmer water.. Als we deze emmer rond draaien (als je daar al over kan spreken), gaat het water dan hol staan in de emmer, of blijft het vlak?

Discussieer!

[doemdenker]

Je vraagt dus eigenlijk of een cirkelbeweging relatief is of niet....

Als de emmer in de lege ruimte ronddraait, en door de wrijvingskracht is het water mee gaan ronddraaien zal het water hol staan.

Een cirkelbewging is niet relatief.

[Germen]

We nemen een geheel leeg heelal, er is helemaal NIETS, behalve dan een emmer water.. Als we deze emmer rond draaien (als je daar al over kan spreken), gaat het water dan hol staan in de emmer, of blijft het vlak?

Als dit heelal geheel leeg is is er ook geen zwaartekracht,dus kunnen we beter uitgaan van een bolvolmige vloeistof met hieromheen een ring.

Stel, die ring gaat draaien. Om de draiiing vast te stellen heb je een referentiepunt nodig. Probleem dus.

[doemdenker]

Om de draiiing vast te stellen heb je een referentiepunt nodig.

Je kijkt gewoon of er een middelpuntzoekende kracht is, en dan weet je of het ronddraait of niet.

[Germen]

Ik neem aan dat je middelpuntvliedende kracht bedoelt. Middelpuntzoekende kracht is zwaartekracht (de resultante van de oppervlaktespanning is met enige goede wil ook als zodanig voor te stellen).

Als er een middelpuntvliedende kracht is is er inderdaad bolling.

Dus als je die kracht vaststelt is het experiment reeds geslaagd.

[zoeff]

... maar het gevolg is van het draaien van het water ten opzichte van de ruimte..

Waar Newton hier echter geen rekening mee houdt is de materie in de rest van het universum..

De heer Einstein heeft ons laten zien dat ruimte niet absoluut is, maar dat je alleen wat kan zeggen over bewegingen van objecten ten opzichte van elkaar...

 

Het water wordt in beweging gezet . De tegenover elkaar liggende delen van het water worden in tegengestelde richtingen in beweging gebracht. Deze delen willen zich dus van elkaar verwijderen. De wand van de emmer houdt het water daarbij tegen (waardoor het water opstuwt).
 
De relativiteit van de beweging moet niet gezocht worden in de beweging van ‘het water’ t.o.v. de ruimte, noch in de beweging van ‘het water’ t.o.v. de overige materie in het heelal, maar in de beweging van de afzonderlijke delen van het water t.o.v. elkaar, namelijk de beweging in tegengestelde richting.  
 
Ook Einstein dacht de rest van het heelal nodig te hebben om het verschijnsel te verklaren. 'Het water' hoeft hier echter niet gezien te worden in relatie tot iets anders, maar alleen in relatie tot zich zelf, d.w.z. de deeltjes van het water t.o.v. elkaar.  

[klazon]

De relativiteit van de beweging moet niet gezocht worden in de beweging van ‘het water’ t.o.v. de ruimte, noch in de beweging van ‘het water’ t.o.v. de overige materie in het heelal, maar in de beweging van de afzonderlijke delen van het water t.o.v. elkaar, namelijk de beweging in tegengestelde richting.

Dat lijkt me geen afdoende verklaring. Want ten opzichte van wat bepaal je dan die tegengestelde richting? Stel dat je zelf midden in die emmer in een bootje zit wat vrolijk meedraait dan staat het water ten opzichte van jou stil en is er dus geen tegengestelde richting.

[zoeff]

Wat je niet direct kan waarnemen kun je wel beredeneren op basis van de gegevens die je hebt. Het water is opgestuwd tegen de wand. Wat er aan de hand moet zijn: er is middelpuntvliedende kracht. Deze kan alleen ontstaan doordat de verschillende delen van het water in tegengestelde richting t.o.v. elkaar bewegen (en zich dus van elkaar willen verwijderen).
 
Wat je dan alleen nog niet weet is in welke richting het water beweegt. Welke kant dat is kun aan de weet komen als je water zou kunnen laten ontsnappen. Als het water zich dan in een spiraalvorm linksom van je af beweegt weet je dat het water binnen de wand rechtsom beweegt, en andersom.

[Professor Puntje]

Wat je niet direct kan waarnemen kun je wel beredeneren op basis van de gegevens die je hebt. Het water is opgestuwd tegen de wand. Wat er aan de hand moet zijn: er is middelpuntvliedende kracht. Deze kan alleen ontstaan doordat de verschillende delen van het water in tegengestelde richting t.o.v. elkaar bewegen (en zich dus van elkaar willen verwijderen).

 
Wanneer de afstand tussen twee punten niet verandert, kun je niet waarnemen dat die punten ten opzichte van elkaar bewegen. Maar volgens jou kun je dat voor de emmer van Newton dus wel beredeneren. Tot en met de middelpuntvliedende (schijn)kracht kan ik je redenering volgen. Maar daarna zeg je zonder enige onderbouwing (!) dat deze (schijn)kracht "alleen [kan] ontstaan doordat de verschillende delen van het water in tegengestelde richting t.o.v. elkaar bewegen (en zich dus van elkaar willen verwijderen)". En daar valt je hele redenering in duigen, want die stap lijkt enkel logisch voor wie gevangen zit in de denktrant van de klassieke dynamica. De wezenlijk problematiek rond de emmer van Newton blijkt je te ontgaan.

[zoeff]

Als het probleem niet opgelost zou kunnen worden in de denktrant van de klassieke dynamica, dan zou het ‘probleem’ rond de emmer pas ontstaan. Maar er is helemaal geen probleem, want we hebben niets meer nodig dan de klassieke dynamica om voor ‘het probleem’ een oplossing aan te dragen. Andere duistere spook-oorzaken kunnen achterwege worden gelaten. Het schijnprobleem is ontstaan door de relatieve beweging van het water proberen te verklaren in relatie met de ruimte er omheen of met andere objecten in het heelal i.p.v. in relatie met zichzelf.
 
Rest alleen nog het bewijs: laat iets van het water door de wand ontsnappen en kijk wat er gebeurt.

[flappelap]

In het relativiteitsforum loopt hier ook al een topic over:

https://sciencetalk.nl/forum/index.php/topic/206430-referentie-mbt-rotatie-en-gevolgen-daarvan/

[Professor Puntje]

@ zoeff
 
Natuurlijk is het probleem oplosbaar met de klassieke mechanica! Newton zag het dan ook niet als een probleem, maar als een reden te meer voor de juistheid van zijn eigen theorie. Het wordt pas een probleem als je het bestaan van een absolute ruimte als referentiekader ontkent. De moderne fysica doet dat laatste, en vanuit dat perspectief is Newtons emmer nog steeds interessant.

[zoeff]

Sorry, maar ik ging er even vanuit dat, volgens VIP in het openingsbericht,  Newton concludeerde dat de holling van het water het gevolg is van het draaien van het water ten opzichte van de ruimte. Maar ik heb er vrede mee als Newton, zoals u aangeeft, het probleem met de klassieke mechanica kon oplossen, als hij daar dan ook werkelijk de draaiing van het water t.o.v. de ruimte en daarmee de ruimte als absoluut referentiekader niet voor nodig had.
 
De bewegende objecten t.o.v. elkaar zijn er wel: water t.o.v. water, hetgeen te bewijzen is (zie mijn vorige post).
 
Wie heeft er nu nog een probleem?

[boertje125]

dat het water onder 1 vlak is klopt niet (er zitten geen randen aan onze planeet)
hier op aarde zal je een bolling van ongeveer 3cm per kilometer meten