robuste Käfer, aber woher?

[sei laut]

Mir kam heute ein Frage, als ich in unserem Garten war und dort einen Käfer sah (ca. 5 cm groß), der von einem Vorsprung auf Beton fiel. Im ersten Moment wenig spektakulär, bis ich mir die Dimmensionen anschaute. Der Vorsprung war über einen Meter hoch.

Auf einen Menschen umgerechnet wäre das wie, wenn wir 40m in die Tiefe fallen. Ein Mensch würde das nie und nimmer heile überleben.
Wieso aber läuft der Käfer weiter als wäre nichts passiert?

[Oberon]

Der hat doch einen schützenden Chitinpanzer.

[lilgefo~]

Wenn man ne SPinne vom Hochhaus schubst stirbt sie ja auch nicht.

[Hansea7]

So ein Panzer würde uns Menschen aber nichts bringen. Der Mensch stirbt ja nicht direkt durch den Aufprall, sondern eher durch die entstehenden G-Kräfte.

Warum ist das bei Insekten nicht der Fall?

[Boris]

Warum ist das bei Insekten nicht der Fall?

Kaum Organe die empfindlich sein könnten auf solche Kräfte und außerdem ist ja das Gewicht des Insektes viel kleiner als das eines Menschen. Man sollte also nicht die Größe von Mensch und Käfer vergleichen sondern das Gewicht!

[MungoKang]

Wah Physik :] . Vieleicht sind die G-Kräfte die beim Aufprall auftreten sehr gering , da der Käfer fast nichts wiegt.

[Hamster]

Wah Physik :] . Vieleicht sind die G-Kräfte die beim Aufprall auftreten sehr gering , da der Käfer fast nichts wiegt.



die g-kräfte wirken auf alle körper gleich. die anziehungskraft bleibt ja gleich. allerdings haben leichtere objekte nicht so eine starke aufprallwucht wie schwerere objekte, da die kinetische energie geringer ist.

[Daredevil]

Würd mal sagen weil er leichter ist erdrückt er sich nicht selber.
Eine Glaskugel mit nem durchmesser von einem Milimeter geht auch nicht kaputt wenndu sie aus 10m fallen lässt , eine mit 1m durchmesser schon , denke je schwerer der Gegenstand desto mehr kann er sich selber erdrücken durch sein Gewicht.

[MungoKang]

die g-kräfte wirken auf alle körper gleich. die anziehungskraft bleibt ja gleich. allerdings haben leichtere objekte nicht so eine starke aufprallwucht wie schwerere objekte, da die kinetische energie geringer ist.
Aha :)

[Marscel]

Die Fallgrenzgeschwindigkeit ist bei Menschen aufgrund der Dichte wesentlich höher als bei einem Insekt. Deswegen passiert denen auch nichts oder nicht viel. Die Körperoberfläche spielt dabei auch eine Rolle, aber ob sie das schon beim Menschen tut, glaube ich nicht.

[Distroia]

Und warum kann ein Floh 60cm hoch springen? Umgerechnet auf die Größe eines Menschen wären das mehrer hundert Meter. Jetzt könnte man sich fragen, ob ein Floh der so groß wäre wie ein Mensch auch mehrere hundert Meter springen könnte. Das geht natürlich nicht, denn man kann einen Floh nicht einfach auf die größe eines Menschen vergrößern und dann alle Eigenschaften im größeren Maßstab übertragen. Das funktioniert deshalb nicht, weil alles woraus wir bestehen, nicht homogen ist, denn alles besteht letztendlich aus Molekülen, Atomen usw.

[darph]

Ein menschengroßer Floh wäre erstickt, bevor er springen würde. ;(


*inswissenschaftsforumschieb*

[Monger]

Man kann eben NICHT beliebig hin- und herskalieren.

Ein Exoskelett ist extrem leistungsfähig, solange es nicht allzu schwer wird.

Das ist wie wenn man eine Brücke baut: eine schwere Brücke erdrückt sich möglicherweise selbst. Ich hab irgendwo mal ne Rechnung gesehen, dass der Panzer bei einem menschengroßen Insekt ca. 80% des Gesamtgewichtes ausmachen müsste, um sich nicht selbst zu erdrücken. Das ist natürlich viel zu viel, deshalb hat es wohl auch nie besonders große Insekten gegeben.

So ist es halt: für unterschiedliche Größenordnungen sind unterschiedliche Ansätze besser. Aber weder ist ein ultrakleiner Mensch denkbar, noch ein gigantisch großer Käfer. Zumindest nicht unter unseren Schwerkraftsbedingungen.

[Fritzchen]

die g-kräfte wirken auf alle körper gleich. die anziehungskraft bleibt ja gleich. allerdings haben leichtere objekte nicht so eine starke aufprallwucht wie schwerere objekte, da die kinetische energie geringer ist.

Die Anziehungskraft ist zwar die selbe, aber der Luftwiederstand nicht.

[Spasstiger]

Die Fallgrenzgeschwindigkeit ist bei Menschen aufgrund der Dichte wesentlich höher als bei einem Insekt.
Wie kommst du auf einen Zusammenhang mit der Dichte?
Eine Stahlplatte mit 10x10 m Fläche hätte trotz deutlich höherer Dichte sicherlich eine geringere Fallgrenzgeschwindigkeit als ein Mensch, zumindest solange sie mit der großen Fläche parallel zur Erdoberfläche fällt.
Oder man nehme einen Fallschirm, die Dichte von Nylon ist ungefähr gleich groß wie die eines Menschen. Trotzdem ist die Fallgrenzgeschwindigkeit bei Verwendung eines Fallschirms wesentlich geringer.

[Cyphermaster]

Ich hab irgendwo mal ne Rechnung gesehen, dass der Panzer bei einem menschengroßen Insekt ca. 80% des Gesamtgewichtes ausmachen müsste, um sich nicht selbst zu erdrücken. Das ist natürlich viel zu viel, deshalb hat es wohl auch nie besonders große Insekten gegeben.Nicht direkt. Der Hauptgrund war das Bauprinzip der Insekten-Atmung: Sie besitzen ein Netzwerk aus einfachen Kanälchen, die den Körper durchziehen. Wenn ein Insekt jetzt aber zu groß wird, ist der natürliche Gasaustausch im Inneren des Körpers irgendwann zu schlecht, weil nicht wie bei Lungen eine ausreichende Zwangs-Atmung möglich ist. Wenn man Käfer "pumpen" sieht, ist das oft deswegen, weil grade Sauerstoff-Unterversorgung herrscht. Evolutionär waren Insekten immer in ihrer Größe proportional zum herrschenden Sauerstoffgehalt. In ganz frühen Zeiten gab es deswegen auch mal welche, die an die 40cm gingen, heute schaffen Schmetterlinge trotz etwas "Beschiss" mit ihren großen Flügeln grade mal 20cm.

[Monger]

Nicht direkt. Der Hauptgrund war das Bauprinzip der Insekten-Atmung: ...

Ah, auch noch nicht gewusst, danke!
Dass die Viecher so unter Sauerstoffmangel leiden war mir nicht klar.

[BananaJoe]

F = m* g

[twodoublethree]

Das Problem sind die Dimensionen. Der 1m Höhenunterschied ist für einen Käfer genauso schlimm wie für einen Menschen, beide beschleunigen ca. gleich schnell mit ungefähr der Erdbeschleunigung.
In dem Fall, wo er nur 1m tief fällt wird er auch nicht besonders schnell und hat deshalb auch keine Probleme, bei 40m Höhe würde er aber mit einer viel größeren Geschwindigkeit auftreffen und warscheinlich auch sterben.

[grandmasterB]

Bei nem Sturz aus 40m hat er doch genügend Zeit seine Flügel aufzuspannen und in den Flug überzugehen?!

[Monger]

Das Problem sind die Dimensionen. Der 1m Höhenunterschied ist für einen Käfer genauso schlimm wie für einen Menschen, beide beschleunigen ca. gleich schnell mit ungefähr der Erdbeschleunigung.
In dem Fall, wo er nur 1m tief fällt wird er auch nicht besonders schnell und hat deshalb auch keine Probleme, bei 40m Höhe würde er aber mit einer viel größeren Geschwindigkeit auftreffen und warscheinlich auch sterben.

Nein, eben nicht. Insekten haben gemessen an ihrem Volumen eine ziemlich niedrige Masse. Wenn du ein Blatt vom Empire State Building runterschmeißt, kannst du damit trotzdem keinen Menschen erschlagen...

Die Erdbeschleunigung ist zwar für alle Körper gleich, aber der Impuls beim Aufschlag ist es bei weitem nicht.

Wenn ein Mensch (der nunmal relativ massereich ist) drei Meter tief springt, spielt die Trägheit eine riesige Rolle. Während die Füße schon am Boden sind, fällt der gesamte Oberkörper noch - das kann reichen, um Knochen splittern zu lassen.
Ein Käfer wird aufgrund des Luftwiderstandes nie extrem schnell, besitzt deshalb auch nur wenig Bewegungsenergie, und entlädt das bißchen was er hat sehr gleichmäßig über seinen Körper - möglicherweise auch, indem er einfach vom Boden abprallt wie ein Gummiball.

[XenoX]

Würd mal sagen weil er leichter ist erdrückt er sich nicht selber.
Eine Glaskugel mit nem durchmesser von einem Milimeter geht auch nicht kaputt wenndu sie aus 10m fallen lässt , eine mit 1m durchmesser schon , denke je schwerer der Gegenstand desto mehr kann er sich selber erdrücken durch sein Gewicht.

Ein solche simpler Gedanke, aber die Lösung erscheint mir nicht klar. Liegt es an der Aufprallfläche bzw. der Form der Kugel, da theoretisch beide Kugeln zerspringen müssten.

Frage:

- Die Aufprallflächen sind nicht skaliert?
- Oder ist die Glasfestigkeit nicht skaliert?

Ich tippe eher auf die Materialfestigkeit, ansonsten müsste ja die größere Kugel auch Stürze aus größerer Höhe aushalten:confused:

PS: Andererseits ist die Aufprallfläche bei einer absolut planen Bodenoberfläche und einer perfekten Kugel gegen Null oder irre ich mich da.

[Monger]

Irgendwie erinnert mich diese Diskussion langsam an:
"Bei einer Hummel steht das Verhältnis zwischen Körpermasse und Flügellänge in einem Verhältnis, die es nach technischen Vorstellungen unmöglich macht zu fliegen. Die Hummel weiß das nicht, sie fliegt einfach."


Das Problem ist, dass Physik ganz massiv von Annäherungen lebt, das gilt auch für die klassische Physik.
Eine dieser Vereinfachungen ist, dass ein Körper fast immer als ein homogenes Gebilde betrachtet wird. Gib einem Physiker ein Seil in die Hand: er wird dir ziemlich genau sagen können unter welcher Belastung es reissen wird, aber mit hoher Sicherheit nicht wo.

So wirklich Aufschwung hat das erst mit den computergestützten Simulationen erhalten, aber nach wie vor gilt: z.B. den Einsturz eines Hochhauses tatsächlich zu berechnen, ist nur in sehr grober Annäherung möglich.

Aber um das Kugelbeispiel aufzugreifen: meines Wissens entlädt sich die Spannung bei einem Aufprall größtenteils entlang der Oberfläche. Das heißt, wenn du eine Kugel auf den Boden fallen lässt, konzentriert sich der gesamte Impuls erstmal auf einen Punkt (nämlich den des Aufschlags), und breitet sich von da aus entlang der Oberfläche aus.

Da das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche mit immer größerer Masse immer ungünstiger wird, vermute ich, dass eine große Kugel schon einfach deshalb zerspringt, weil ausreichend Energie in die Seiten fließt um das Material zu zerreissen. Die Energie hat weder die Zeit noch die Chance, sich gleichmäßig über den gesamten Körper zu verteilen. Dass ein Körper auch intern ein wenig Zeit braucht um Energie zu transferieren, wird in der klassischen Physik aber gerne unter den Teppich gekehrt.