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THEMA: Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe

Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 03 Jan 2018 18:22 #25536

  • Sterntaler
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Als Nicht-Physiker erlaube ich mir eine kurze Verständnisfrage an die Community, die am Frühstückstisch zu heftigen Diskussionen geführt hat.

Die Internationale Raumstation, die 400 km über der Erdoberfläche befindet, befindet sich im Einfluss von rund 90 % der Erdschwerkraft, der Effekt der Schwerelosigkeit wird ja nur durch die enorme Geschwindigkeit erreicht. Frage: Warum? Wie würde man das physikalisch erklären? Es ist doch eigentlich so, dass selbst bei einer Wurfparabel (ohne den Luftwiderstand im All) die Gravitation an sich noch da ist (Vektor Richtung Erdmittelpunkt). Warum muss die ISS nicjt ständig beschleunigen, um diesen Schwerlosigkeitseffekt zu halten?

Die Frage kam am Frühstückstisch auf, wie es sein kann, dass bei einem Raketenstart für die Astronauten praktisch "schlagartig" die Schwerelosigkeit eintritt bei einer gewissen Höhe/Geschwindigkeit. Wieso tritt dieser Übergang so schlagartig ein?

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 03 Jan 2018 18:46 #25537

  • Ralf
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Wie jeder Trabant eines Himmelkörper, welcher sich im Orbit auf einer Kreisbahn befindet, "fällt" die ISS ständig nach unten. Nur durch ihre Geschwindigkeit "fällt" sie
immer an der Erde vorbei. Wenn man mit einem Flugzeug eine 8 fliegt, kann man für kurze Zeit Schwerelosigkeit erzeugen. Das wird oft für Trainingszwecke gemacht.
So verhält es sich dann auch auf der ISS. Denn in einer Höhe von 400 km wirkt sicher noch die Gravitation der Erde.
Die Iss behält über längere Zeit ihre Geschwindigkeit bei, weil es kaum Reibungkräfte gibt, die abbremsen könnten. Aber meines Wissens nach wird von Zeit zu Zeit korrigiert.

Ja und noch die Frage warum die Schwerelosigkeit abrupt eintritt: Ich denke, wenn der Schub aus den Triebwerken aufhört das Raumfahrzeug nach oben zu bringen, dann setzt sofort der Effekt der SL ein, weil die Aufwärtskraft fehlt und dann der o.g. Falleffekt sofort eintritt.

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Letzte Änderung: von Ralf. (Notfallmeldung) an den Administrator

Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 04 Jan 2018 00:46 #25546

upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/73/Newton_Cannon.svg

Um Ralfs korrekte Antwort zu untermalen.

S = k log W

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S = k log W

Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 04 Jan 2018 01:32 #25548

Es ist wie Ralf schon schrieb.

Schwerelosigkeit tritt auf wenn ein Objekt ohne Antrieb und bremsende Einflüsse (z.B. Luftwiderstand) frei fällt.

Die hohe tangentiale Geschwindigkeit sorgt dafür das der freie Fall nicht auf der Erde endet sondern an der Erde vorbei führt.

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 04 Jan 2018 18:53 #25577

  • Cyborg
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Im Weltraum und generell im freien Fall ist man immer schwerelos, egal, wo man sich befindet, so lange nicht der Raketenmotor gezündet wird und beschleunigt oder bremst. Auch die Apollo-Astronauten waren nach Abstellen der 3. Stufe auf dem Flug zum Mond schwerelos, obwohl lange die Erdanziehung überwog, die Kapsel bremste, und dann ziemlich nahe schon am Mond dieser die Kapsel wieder beschleunigte.

Das größte Glück und den tiefsten Sinn erfahren wir, wenn unser Sehnen, Suchen und Finden in einem einzigen Augenblick zeitgleich präsent sind. Der nächste Augenblick ist dann nur noch schnödes Haben. (Cyborg, am Innufer, 14. April 2018)

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Das größte Glück und den tiefsten Sinn erfahren wir, wenn unser Sehnen, Suchen und Finden in einem einzigen Augenblick zeitgleich präsent sind. Der nächste Augenblick ist dann nur noch schnödes Haben. (Cyborg, am Innufer, 14. April 2018)

Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 04 Jan 2018 21:25 #25579

hallo sterntaler, willkommen im forum, denn wir haben uns noch nicht gelesen ;>
es ist so:
die schwerkraft ist eine sehr schwache kraft, nicht zuletzt die schwächste aller kräfte.
ihr einfluss nimmt dazu mit dem abstand des quadrats ab.
sie muss nicht beschleunigen, weil sie sich in einem stabilen system befindet, welches bereits der "abschuss" eingeleitet hat.
mit der geschwindigkeit wird die raumzeitkrümmung überwunden und wir haben einen orbit.
daraus ergibt sich ein nichtvorhandensein von trägheit. wir sind schwerelos.

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 04 Jan 2018 23:55 #25583

Hallo Sterntaler,
zuerst wird die Rakete, wenn sie startet von einer Kraft, der Rückstoßkraft, beschleunigt.
Erreicht die Rakete den Orbit und wird das Triebwerk abgeschaltet, dann wirkt keine Kraft mehr, die die Rakete selbst verursacht.
Jetzt wirken nur noch Kräfte, die im Gleichgewicht sind, als da wären, die Zentripetalkraft, die zum Schwerezentrum gerichtet ist und die Zentrifugalkraft, die vom Schwerezentrum weggerichtet ist.
Die beiden letzteren halten sich die Waage, soll heißen, sie sind gleich groß.
Als Resultierende kommt heraus, dass Kräfte keine Beiträge mehr liefern, wenn die Rakete selbst auch keine mehr liefert.
Die Folge ist Schwerelosigkeit und zwar abrupt in dem Moment, wenn der Raketenmotor ausgeschaltet wird.
Dient diese Erklärung deinem Verständnisproblem? Ich hoffe, dass dem so ist.

LG
Thomas

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 00:27 #25587

Äh @Thomas und Sterntaler
Thomas antwort ist nur korrekt in Bezug auf die erste Frage von Sterntaler (die aus dem 1. Absatz).

Das schlagartige Eintreten der (gefühlten) Schwerelosigkeit beim Abschalten der Raketenmotoren, dass als 2. Frage noch fix nachgeschoben wird, tritt auch dann auf, wenn sich Zentripetal und Zentrifugalkraft überhaupt nicht die Waage halten, also sowohl beim Sturz zurück in die Atmosphäre (bis die Atmosphäre selbst wieder bremst, und quasi als umgekehrter Raketenantrieb gefühlte "Schwerkraft" zurück bringt) als auch beim Flug in die Weiten des Alls.
Wenn wir in Thomas Erklärungschema bleiben, würde ich argumentieren, dass Zentrifugal- und Zentripetalkraft gleichmäßig auf alle Teilmengen der ISS wirken, und nur die Raketenmotoren (und Reibungskräfte) ziehen zuerst an den Triebwerken, die dann wiederrum an der Hülle ziehen (Luftreibung natürlich direkt an der Hülle, ohne Umweg über Triebwerke), die dann die Astronauten "mit einer Wand" drückt, und ihnen so das Gefühl einer "Fallbeschleunigung" beschert. :-)

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 06:35 #25589

Thomas hat schon recht wenn er schreibt das das Zentripetal -und Zentrifugalkräfte im Gleichgewicht sind. Das gilt selbst bei einem elliptischen Orbit. Gleichgewicht heist ja nicht das die Kräfte konstant sind, an der Periapsis sind sie größer als an der Apoapsis aber das trifft auf beide Kräfte in gleichem Maße zu. Und das gilt auch beim Rücksturz bis zum Wiedereintritt oder bei einer Transferbahn die von der Erde wegführt.

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 08:05 #25590

Die ISS beschleunigt tatsächlich ständig (klassisch betrachtet). Die Gravitation beschleunigt die Station ständig nach Innen. Die tangentiale Geschwindigkeit bleibt erhalten (da senkrecht zur Gravitationskraft). Es ist wie wenn du an einer Schnur ein Objekt montierst und im Kreis schwingst. Die nach innen gerichtete Kraft wird dann von der Schnur ausgeübt.

Im Übrigen merke ich an, dass es nur auf einer flachen Erde Wurfparabeln gibt. Es sind auf der runden Erde eigentlich immer Wurfellipsen, die in kleinem Rahmen näherungsweise Parabeln sind.

Die IIS braucht eine exakte tangentiale Geschwindigkeit, damit die Bahn kreisförmig ist und nicht elliptisch verzogen oder sogar näherungsweise parabolisch und somit auf die Erde fällt.

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 10:28 #25594

Merilix schrieb: Thomas hat schon recht wenn er schreibt das das Zentripetal -und Zentrifugalkräfte im Gleichgewicht sind. Das gilt selbst bei einem elliptischen Orbit. Gleichgewicht heist ja nicht das die Kräfte konstant sind, an der Periapsis sind sie größer als an der Apoapsis aber das trifft auf beide Kräfte in gleichem Maße zu. Und das gilt auch beim Rücksturz bis zum Wiedereintritt oder bei einer Transferbahn die von der Erde wegführt.


:-)
Ich weiß nicht, was eine Periapsis oder Apoapsis ist. Aber "Gleichgewicht" heißt in diesem Fall, dass die resultierende Kraft gleich 0 ist. Und das würde heißen, dass - bezogen auf das konkrete Koordinatensystem - keine Bewegungsänderung stattfindet, also v = const. Üblicherweise gilt das für Kugel oder Zylinderkoordinaten in einem Kreisorbit überall, wenn man sie denn richtig wählt. Für den elliptischen Orbit gilt das an zwei Punkten (sind Apoapsis und Periapsis diese beiden Punkte der Ellipse?*), und sonst nirgends auf der Bahn. Überall sonst ändert sich die Geschwindigkeitskomponente (speziell) in radialer Richtung.

Davon ab habe ich ja nicht geschrieben, das Thomas irgendwas falsches gesagt hat. Die Nebenbedingung, dass Zentrifugalkraft und Zentripetalkraft gleich sind kann man ja einführen. Sein Beitrag liest sich aber so, als hätte das etwas mit der Schwerelosigkeit zu tun. Und wenn man das so liest, dann wäre das ein Irrtum. Darauf wollte ich hinweisen. ;-)

*
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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 12:07 #25597

Ist "Zentripetalkraft" die korrekte Bezeichnung?
Die Zentralkraft ist die, die auf den Körper von der Sonne ausgeübt wird. Mehr braucht es für die elliptische Bahn nicht. Die Zentripetalkraft ist nur ein Teil der Zentralkraft, es gibt noch eine Komponente senkrecht dazu. Die Zentripetalkraft ändert die Richtung, die Tangentialkomponente den Betrag der Geschwindigkeit.

Ist "Gleichgewicht" die korrekte Bezeichnung?
Zentrifugalkräfte gibt es nur ein einem beschleunigten Bezugssystem und da gelten die Newtonschen Gesetze auch nicht (kein actio=reactio). Ich weiss nicht, ob man also von Gleichgewicht sprechen sollte. Zentrifugal und Zentripetalkräfte sollte man meines Erachtens nicht in der gleichen Analyse simultan verwenden. Entweder man ist im beschleunigten Bezugssystem und es gibt die Kraft der Sonne, welches der Zentrifugalkraft entgegenwirkt. Es gibt ein Gleichgewicht und die Beschleunigung ist im beschleunigten Bezugssystem null. Oder man hat die äussere Sicht. Hier gibt es die Zentralkraft und das Objekt ist eben nicht im Gleichgewicht. Es beschleunigt ständig.

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 12:42 #25601

Ich entschuldige mich, ich habe nicht alle Antworten gelesen... Aber um die ursprüngliche Frage zu beantworten:

der Effekt der Schwerelosigkeit wird ja nur durch die enorme Geschwindigkeit erreicht. Frage: Warum?

Es gibt ein Missverständnis, es ist nämlich nicht so. Die Schwerelosigkeit hat nichts mit der Geschwindigkeit zu tun. Du fühlst dich immer dann schwerelos, wenn das Triebwerk aus ist (und du nicht die Atmosphäre oder Erde berührst). Du fühlst dich schwerelos, weil die Rakete, die Wände der Rakete und jedes Atom in dir gleichförmig beschleunigt werden. Du spürst also nichts und siehst nichts. Obwohl du dich eigentlich ziemlich stark beschleunigst. Die Geschwindigkeit braucht es nur deswegen, damit du nicht auf die Erde fällst.

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 12:49 #25602

@füsik
Zentripetalkraft ist die korrekte, sprich geläufige Bezeichnung in der Physik. Das ist die Kraft, die einen Körper zum Kraftzentrum hinzieht. Dagegen wirkt die Zentrifugalkraft, die ausschließlich aus der Rotation resultiert, und den Körper vom Zentrum fort beschleunigen möchte. (Raketenmotoren sind also extra)
Wohingegen Zentralkraft einfach nicht verwendet wird. Es gibt das Zentralkraftfeld, aber nicht die Zentralkraft. :-)

Für die Diskussion hier ist dabei nicht sooo wichtig, ob wir die korrekte Bezeichnung/Begriffe benutzen, sondern mehr, ob wir uns verstehen. Von einem Gleichgewicht zu sprechen ist also im Prinzip kein Problem, obwohl es im Detail Probleme machen kann. :-)
Zum Beispiel verstehen wir umgangssprachlich unter einem Gleichgewicht bei einer Wippe, wenn beide Seiten sich die Waage halten. Wenn wir von mathematischen Gleichgewichten reden, dann meinen wir bei einem Prozess - sagen wir einem Wärmeaustausch oder Geldflüssen einen Zustand, indem Abfluss und Zufluss sich genau ausgleichen. Das wäre auf ein Pendel übertragen im Prinzip die Ruheposition (auf unser Beispiel übertragen ein kreisförmiger Orbit), ohne (zusätzliche) Bewegungsenergie.
Thomas hat noch eine andere Verwendung von Gleichgewicht benutzt, nämlich ein Kräftegleichgewicht. Das ist ganz klar, wenn die Kräfte sich alle ausgleichen und die Resultierende Kraft einfach 0 ist. Ich habe das einfach nur aufgenommen (wie ich es verstanden habe) und nochmal spezifiziert was das genau heißt, damit es eben nicht zu Mißverständnissen kommt. :-)

Und die Newtonschen Gesetze gelten auch in beschleunigten Bezugssystemen - mit leichten Modifikationen. Sonst hätte Newton schwierigkeiten gehabt, sie zu formulieren, schließlich wurde er Zeit seines Lebens (abzüglich der Zeit, in der er gesprungen oder gehüpft ist) mit 9,81m/s² beschleunigt.

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 13:06 #25603

@LeseSalamander: Klar, es ist reine Definitionssache. Für mich wirkt die Zentripetalkraft stets senkrecht zur Geschwindigkeit und verändert dessen Betrag nicht. Hab noch nie was anderes gelesen. Da die Planeten auf der elliptischen Bahn halt mal schneller, mal langsamer sind, ist es dann halt per Definition nicht die Zentripetalkraft, was die Sonne ausübt. Gibt man dem halt einen neuen Namen, z.B. Zentralkraft. Ob es die nun gibt oder nicht, kann jeder selbst in Google oder Wikipedia nachschlagen. Ich bin mit dir aber absolut einig, dass es für die Frage hier egal ist. Wollte das nur mal so in den Raum werfen...

Da wir jetzt genügend Antworten produziert haben, halte ich jetzt mal meine Klappe, bis sich Sterntaler wieder meldet ;)

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 15:13 #25607

Aha. Find ich ja echt seltsam. Aber gut. Die Wikipedia gibt dir so ziemlich vollumfänglich recht. Das was ich die ganze Zeit unter Zentripetalkraft verstanden habe "wird heute als Zentralkraft bezeichnet" (früher allerdings tatsächlich als Zentripetalkraft - was immer hier "früher" heißen mag - 10 Jahre? 100 Jahre? 500 Jahre?) Nach Wiki hätte Newton mich immerhin verstanden. Oder genauer, ich hätte ihn richtig verstanden. :-D

Ähnlich desaströs ist der Wikieintrag zur Zentrifugalkraft. Da gibt es schlicht 2 unterschiedliche Auslegungen. Wenn ich das richtig sehe, ist eine mit meiner Position in Übereinstimmung, und die andere mit der von Merilix weiter oben.

Didaktisch ist dieses Wirrwarr natürlich ein Supergau. :-(
Immerhin, Danke an alle Widersprecher. Wieder was gelernt. :-)

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 20:41 #25618

LeseSalamander schrieb: Ähnlich desaströs ist der Wikieintrag zur Zentrifugalkraft. Da gibt es schlicht 2 unterschiedliche Auslegungen. Wenn ich das richtig sehe, ist eine mit meiner Position in Übereinstimmung, und die andere mit der von Merilix weiter oben.

Könntest du den Unterschied unserer Positionen nennen? Ich glaube da gibt es keinen.

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 21:19 #25619

  • Rupert
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LeseSalamander schrieb: Aha. Find ich ja echt seltsam. Aber gut. Die Wikipedia gibt dir so ziemlich vollumfänglich recht. Das was ich die ganze Zeit unter Zentripetalkraft verstanden habe "wird heute als Zentralkraft bezeichnet" (früher allerdings tatsächlich als Zentripetalkraft - was immer hier "früher" heißen mag - 10 Jahre? 100 Jahre? 500 Jahre?) Nach Wiki hätte Newton mich immerhin verstanden. Oder genauer, ich hätte ihn richtig verstanden. :-D
(...)


Eine Zentralkraft weist immer in Richtung eines Punktes, so wie ich das gelernt habe. Die Zentripetalkraft ist das nur bei einer kreisförmigen Bewegung, was z.B. beim Umlauf auf einer elliptischen Bahn nicht gegeben ist,

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 21:33 #25621

Da ich ein Spürchen beissenden Sarkasmus in ihrem Post zu spüren glaube das hier: Mindestens 100 Jahre müssen es gewesen sein, wenn ich das Wort in Meyers Lexikon von 1909 finde - mit Handskizzen! Damals aber noch gleichgesetzt mit Zentripetalkraft, zu mindest im Kontext eines Kreises ja aber auch nicht falsch.

"Der Körper, der vermöge seiner Trägheit in der Richtung A B (s. Figur) mit der ihm innewohnenden Geschwindigkeit in gleichförmiger Bewegung fortzugehen strebt, wird durch die nach dem Mittelpunkt O wirkende Zentral- oder Zentripetalkraft von der Linie A B abgezogen"

Herrlicher Satz!

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 22:59 #25624

@füsik über Sie und Ich
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Die Formulierung "Zentral- oder Zentripetalkraft" aus dem Meyer setzt die beiden implizit gleich. Das werte ich als ein indiz dafür, das die Aufassung im Lexikon der meinen folgt. Weil sonst ein Name für die Kraft fehlt, die zum Kraftzentrum hin wirkt. Die ist aber viel wichtiger, als die Kraft, die Senkrecht zur Bewegungsrichtung eines Körpers wirkt, und die man erhält, indem man die Resultierende einfach aufspaltet in einen Anteil in Bahnrichtung, und einen Senkrecht dazu. Also benötigt zuerst die Kraft zum fixen Kraftzentrum hin einen Namen, und die Bahnkraft könnte man später noch bennennen oder auch nicht. Mein Sarkasmus ist übrigens nicht ihnen gewidmet, sondern bezieht sich darauf, dass ich es für ähhh erstaunlich* halte, einen Kreis mit Zentrum für eine Kraft zu postulieren, der im allgemeinen an jeder Stelle einer gekrümmten Bahn ein anderer mit anderem Kraftzentrum ist, und dann aber die Kraft mit Bezug auf ein solches Zentrum zu benennen, statt mit dem Namen den Bezug zur Bahn deutlich zu machen.
Ich verstehe ganz generell nicht, was der Kreis einem in der Erkenntnis bringen sollte, und deswegen gehört der aus dieser Betrachtung heraus nach Ockham einfach entfernt (die Kraft selbst nicht; es gibt ganz sicher Situationen, in denen es Sinn macht, die Resultierende so aufzuteilen - aber eben nicht die Kreisbahn, zu betrachten, die der Körper eh nie fliegt)

*
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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 23:10 #25625

Hallo zusammen,
hab gerade die letzten posts gelesen.
Machen wir doch einfach ein Gedankenexperiment:
Wir sitzen in der ISS und bewegen uns in einem kreisförmigen Orbit. Keine Reibung an verirrten Luftmolekülen, kein Schub des Triebwerks!
Im Newtonschen Bild halten sich zwei Kräfte das Gleichgewicht. Zum einen die Fliehkraft ( zentrifugalkraft) und zum anderen die Anziehungskraft der Erdmasse (zentripetalkraft).
Der tangentiale Geschwindigkeitsvektor soll gleich bleiben. Jetzt bleibt auch die Bahnkurve, so wie sie ist.
Und jetzt ändern wir nur den Geschwindigkeitsvektor.
Einmal soll er kleiner werden, im Extremfall Null und im anderen Fall soll er größer werden.
In beiden Fällen müssen äußere Kräfte wirken, sonst ändert sich ja am Geschwindigkeitsvektor nix.
Die ISS muss also entweder gebremst werden oder beschleunigt werden.
Was sich ändert, ist die Höhe der Bahn. Wir betrachten nur Kreisbahnen. Zentrifugalkraft und Zentripetalkraft werden in niedrigeren Orbits größer und in höheren Orbits kleiner. Wichtig ist zu bemerken, dass sie sich die Waage halten müssen.
Ist eine Bahn ellipsenförmig, dann werden sie sich auch die Waage halten, obwohl ihr Betrag jetzt ortsabhängig variiert.
Merilix hat das ja schon gesagt, weiter draußen sind die Kräfte kleiner und näher am Gravitationszentrum werden sie wieder größer.
Lassen wir die Tangentialgeschwindigkeit gegen null gehen, dann verschwinden beide Kräfte, sie werden auch Null.
Übrig bleibt dann nur die Zentralkraft, die den Körper zum Schwerezentrum hin beschleunigen wird.

Wenn wir hier so mit Kräften hantieren, dann bewegen wir uns in der Gedankenwelt eines Herrn Newton. Ich will nur darauf hinweisen, dass in der Welt der ART das Gleiche herauskommt, weil....?

LG
Thomas

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 23:39 #25626

Wir können in Zylinder/Kugelkoordinaten mit dem Massezentrum als Koordinatenursprung die Bahn immer als h(phi) beschreiben. Im Kreisfall gilt
h(phi) = const. weil die Höhe ja immer gleich bleibt. Im Fall einer Ellipse verändert sich h in abhängigkeit von phi. Konkret gilt hmin <= h(phi) <= hmax. Es gibt also eine minimale und eine maximale Höhe.
Wenn aber h ein Minimum/Maximum hat, dann gilt dort jeweils dh/dt = 0 - das ist die Geschwindigkeit in radialer Richtung, also die Veränderung von h am Minimum/Maximum und d²h/dt² =/= 0. Das bedeutet, dass es am Umkehrpunkt eine Beschleunigung in radialer Richtung gibt. Also muss es per Newtonscher Definition von F = m * a dort eine resultierende Kraft geben. Da wir nur Zentripetalkraft ["die Anziehungskraft der Erdmasse (zentripetalkraft)"] und Zentrifugalkraft ["Fliehkraft ( zentrifugalkraft)"] haben, können sie nicht gleich sein. QED

Bist du sicher, dass die Definition von Zentripetalkraft, die du gibst, auch deinen Vorstellungen entspricht? Der letzte Satz der Erklärung "Übrig bleibt dann nur die Zentralkraft, die den Körper zum Schwerezentrum hin beschleunigen wird." lässt was anderes vermuten.

*grübel*

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 05 Jan 2018 23:51 #25628

  • Rupert
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Die Zentripetalkraft weist immer "zum Mittelpunkt des momentaten Krümmungskreises" - so wie's auf wikipedia ja auch richtig steht.

Verstehe die ganze Aufregung gar nicht.

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 06 Jan 2018 01:48 #25630

LeseSalamander schrieb: Also muss es per Newtonscher Definition von F = m * a dort eine resultierende Kraft geben. Da wir nur Zentripetalkraft ["die Anziehungskraft der Erdmasse (zentripetalkraft)"] und Zentrifugalkraft ["Fliehkraft ( zentrifugalkraft)"] haben, können sie nicht gleich sein. QED

QED?
Das sehe ich anders. Die Beschleunigung durch die Zentripetalkraft füht zu einer höheren Geschwindigkeit führt zu einer höheren Zentrifugalkraft... Die Kräfte müssen gleich sein sonst würde Newton nicht funktionieren.
\(a_1=G m_2 / r^2 \) und \(a_2 = G m_1 / r^2 \)
Wie man sieht sind die Kräfte aus den Gleichungen verschwunden und das geht nur wenn sie betragsmäßig Gleich aber entgengesetzt gerichtet sind. Eigentlich waren das ja nur "Hilfsgrößen".

PS:
Wie man eben auch schön sieht ist das die Änderung der Geschwindigkeit mit der Zeit überhaupt nicht von der eigenen Masse abhängt. Daraus folgt das Objekte im gleichen Orbit stets gleich schnell "fallen" sich also nicht relativ zueinander bewegen(wollen) und das macht die Schwerelosigkeit aus.

assume good faith

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assume good faith

Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 06 Jan 2018 10:53 #25635

Man will eben die Zentrifugalkraft entgegengesetzt aber gleich zu der Zentripetalkraft definieren können. Deswegen würde ich bei der Sonne eben nicht Zentripetalkraft sagen sondern Zentralkraft. Bei deiner Definition wären die wohl sonst wirklich anders. Die Fliehkraft würde ich jetzt nämlich definitiv nur tangential zur Geschwindigkeit sehen. Das andere wäre ja eine Beschleunigung in Bewegungsrichtung. Da käme niemand auf die Idee, dem noch Fliehkraft zu sagen... Oder doch? Und da ich Zentrifugalkraft über Zentripetalkraft *definieren* würde, braucht es für mich kein QED ;)

Ps. Du kannst mich gerne dutzen.

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 06 Jan 2018 13:16 #25636

speziell aber nicht ausschließlich @Merilix
Nur so ein fixer Gedanke - hilft uns dieser Artikel vielleicht weiter?

www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/altl...II/151_Tauziehen.pdf

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 06 Jan 2018 17:28 #25643

Verstehe den Zusammenhang nicht? Die Kraftmesser wurden jedenfalls dort falsch verwendet. Der ist ja so kalibriert, dass eine Wand die Gegenkraft ausübt. Den muss man immer auf der einen Seite fixieren. Ausser man interpretiert das angezeigte Resultat entsprechend richtig, wenn man auf beiden Seiten was aufhängt...

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 06 Jan 2018 20:24 #25649

@Lesesalamander,

Nee, Tauziehen hilft da überhaupt nicht weiter, es sei denn jemand wöllte die Planeten oder Raumstationen an Seilen festbinden^^

Ich gebe aber zu das ich den Begriff "Zentripetalkraft" anscheinend falsch verwendet habe. Ich meinte stets die Kraft zum jeweilis betrachteten Massezentrum hin. Alles andere ist eigentlich relativ uninteressant. Was letztlich zählt ist dv/dt in Abhängigkeit vom Abstand zu allen anderen beteiligten Massen.

PS:
Das alle drei Kraftmesser dasselbe zeigen ist ja wohl klar. Aber was messen die eigentlich? Und was würden die messen wen das ganze Experiment auf idealem Glatteis stattfinden würde? ;)

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 06 Jan 2018 21:07 #25652

Nehmen wir mal an, die beiden Seilzieher sehen einander nicht weil sie voneinander wegschauen. Der rechte Seilzieher ist nun faul aber besonders clever: Er fixiert das Seil einfach an einer Wand, die zufälligerweise gerade bei ihm steht. Der linkte Seilzieher merkt davon nichts. Er zieht immer noch mit seinen 200 N nach links und es herrscht weiterhin Stillstand. Würde die Wand stärker ziehen, ginge alles nach rechts los. Würde die Wand weniger stark ziehen, ginge alles nach links los. Nein, die Wand ist am Boden verankert und zieht einfach so stark oder schwach wie der linke Seilzieher. So, die Kraftmesser merken also vom Wechsel ebenfalls nichts, denn es hat sich nichts verändert.

Jetzt vereinfachen wir die Aufstellung noch ein wenig, indem wir zwei Kraftmesser weglassen. Wie du sagtest, zeigen die sowieso das gleiche an. Dann lassen wir auch noch das Seil weg, das tut auch nichts zur Sache.

Jetzt haben wir also nur noch den Seilzieher, der direkt an einem Kraftmesser zieht, der an einer Wand befestigt ist. Es sollte nun klar sein, was der Kraftmesser anzeigt.

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Kurze Verständnisfrage: Schwerelosigkeit in 400 km Höhe 07 Jan 2018 03:59 #25663

Der Kraftmesser zeigt die Kraft mit der sich der Seilzieher gegen den Boden stemmen muss um nicht vornüber zu fallen.
Das ist wie bei einem geschlossenen Stromkreis, die Kräfte entsprechen dem Stromfluss und die Erde stellt den elektrischen Widerstand dar.

Gegen was aber stemmen sich Raumschiffe oder Planeten?
Um im Bild zu bleiben: Wo bzw. wohin "fliessen" da die Kräfte? Wo ist da der Widerstand?

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