Frage von floppy232, 99

Beschleunigung durch Gravitation, wie funktioniert das?

Objekt A (Raumschiff) nähert sich Objekt B (Planet), A soll durch die Gravitation von B beschleunigt werden (ist ja sogar Praxis in der Raumfahrt). Was ich nun nicht verstehe ist, dass bei Annäherung an B die Gravitation steigt und sich A beschleunigt, jedoch bei entfernen von B, auch A sich wieder verlangsamen müsste, da die Gravitation ja dann auch A wieder bremsen müsste. Nach meinem Verständnis, müsste A sich von B in gleicher Geschwindigkeit entfernen, wie es sich genähert hat.

Wie funktioniert es, dass A mit einer höheren Geschwindigkeit B verlässt? Im Internet finde ich leider nur Dinge, die ich jetzt nicht wirklich verstehe, ich bin kein studierter, einfach nur ein Hobby, verstehen würde ich es dennoch gerne.

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von WeicheBirne, 34

Nach meinem Verständnis, müsste A sich von B in gleicher Geschwindigkeit entfernen, wie es sich genähert hat.

Das stimmt... aber nur wenn sich der Planet nicht bewegen würde. 

Laß uns erst einmal ein Beispiel für einen unbewegten Planeten betrachten und dann mit einem Beispiel für einen bewegten Planeten vergleichen. Laß uns außerdem mal davon ausgehen, daß das Raumschiff seine Flugrichtung immer um 180° ändern will.


Manöver des Raumschiffs bei einem unbewegten Planeten, der einfach so im Alll sitzt

1) Das Raumschiff fliegt auf den Planeten zu und gewinnt dabei Bewegungsenergie

2) Die Flugrichtung des Raumschiffs wird vom Planeten um 180° umgelenkt. Es fliegt um den Planeten herum.

3) Das Raumschiff fliegt vom Planeten weg. Dabei verliert es die Energie, die es in 1) gewonnen hat.


In Wirklichkeit kann man den Flug des Raumschiffs nicht in eine Phase einteilen wo es Energie gewinnt, eine wo es umgeleitet wird ohne Energie zu gewinnen oder zu verlieren und eine bei der es Energie verliert. 

Die Energie des Raumschiffs ändert sich während des gesamten Manövers. Aber wenn wir uns das mal so unterteilt vorstellen ist das Beispiel für einen bewegten Planeten einfacher zu verstehen.


Manöver des Raumschiffs bei einem bewegten Planeten, der sich auf das Raumschiff zubewegt

1) Das Raumschiff fliegt auf den Planeten zu, der auch auf das Raumschiff zufliegt, und gewinnt dabei Bewegungsenergie.

2)  Die Flugrichtung des Raumschiffs wird vom Planeten um 180° umgelenkt. Weil der Planet sich aber bewegt reißt er mit seiner Anziehungskraft das Raumschiff in Richtung seiner Bewegung mit. Das Raumschiff gewinnt also Geschwindigkeit in die Richtung, in die es fliegen will.

3) Das Raumschiff fliegt vom Planeten weg. Dabei verliert es die Energie, die es in 1) gewonnen hat. Aber es hat zusätzlich noch Bewegungsenergie aus 2) geweonnen und ist nun schneller.


Manöver des Raumschiffs bei einem bewegten Planeten, der sich vom Raumschiff wegbewegt

1) Das Raumschiff fliegt auf den Planeten zu, der sich vom Raumschiff wegbewegt, und gewinnt dabei Bewegungsenergie.

2)  Die Flugrichtung des Raumschiffs wird vom Planeten um 180° umgelenkt. Weil der Planet sich bewegt reißt er das Raumschiff mit und gibt ihm Geschwindigkeit in der Bewegungsrichtung des Planeten. Diese Richtung ist entgegengesetzt zu der Richtung, in die es fliegen will.

3) Das Raumschiff fliegt vom Planeten weg. Dabei verliert es die Energie, die es in 1) gewonnen hat. Zusätzlich muß es noch Energie gegen die Geschwindigkeit aufwenden, die es in 2) erhalten hat. Es ist dadurch langsamer als vor seinem Treffen mit dem Planeten.



Du siehst also, daß der Planet durch seine Bewegung an dem Raumschiff reißt und es so in Richtung seiner Bewegung (die des Planeten) beschleunigt. Ob das Raumschiff dadurch letzenendes langsamer oder schneller wird hängt davon ab ob es eher in Bewegungsrichtung des Planeten oder entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Planeten fliegen will.

Kommentar von floppy232 ,

Vielen vielen Dank!

Super Antwort! Das dürfte sogar mein 10-jähriger Neffe verstehen (demnach hab ich's nun auch kapiert ^^). 

Faszinierende Physik, ich bin immer wieder erstaunt :)

Kommentar von WeicheBirne ,

:o)

Antwort
von matmatmat, 36

Das hast Du schon richtig verstanden!

Das kannst du für Geschwindigkeitsänderungen nutzen, schönes Video hier: http://www.dlr.de/rb/desktopdefault.aspx/tabid-9341/7501_read-11285/

Möchtest Du damit auch beschleunigen, mußt Du nach der Bewegungsrichtung des Planeten schauen:

Es überträgt sich auch ein Teil der Bewegungsenergie des Objekts an dem du "vorbei fällst", kommst du z.B. der erde entgegen geflogen, läßt dich von der Gravitation anziehen und abstoßen um eine 180° Wende zu fliegen, dann "nimmt dich die Erde mit", überträgt also einen kleinen Teil ihrer Bahnenergie auf dich, wenn sie dich mit zieht und Du danach in der Flugrichtung der Erde weiterfliegst.

Schau mal hier, da sind die flubahnen und die Geschwindigkeit des Objekts gleichzeitig gezeigt:

Kommentar von matmatmat ,

Mir ist ein Fehler aufgefallen, ich meinte natürlich oben bei dem mars-Vorbeiflug energiesparende "Richtungsänderung". Für die Geschwindigkeitsänderung braucht es dann die Planetenbewegung.

Antwort
von klauszi, 34

In der Schule gab es eine Person, die darüber ein Vortrag hielt. Dabei sollte dieser Manöver nicht zu Beschleunigung, sondern zur Treibstoffeinsparung dienen. Während A die Gravitation von B ausnutzt, hat man ohne viel Treibstoff ein lange Strecke zurückgelegt.

Antwort
von vikodin, 45

ich denke du meinst die beschleunigung bei einem swing-by manöver... https://de.wikipedia.org/wiki/Swing-by

die gravitation zieht den köper an dieser landet dann aber nicht auf den planeten da die zentripedalkraft diesen mit steigender geschwindigkeit wieder vom planeten "wegdrückt"

Kommentar von floppy232 ,

Ja genau, danke, das meine ich. 

Werde mir das genau zu Gemüte führen, wenn noch was unklar ist, landet sowieso eine Frage wieder hier.

Danke!

Antwort
von soissesPDF, 9

wie surfen, Wellenreiten.
Gravitation sendet Wellen aus, die lassen sich messen.
Erwischte ein Raumschiff eine solche Welle würde es entsprechend beschleunigt.

Was einmal im All in bewegung ist bleibt auch in Bewegung, solange sich das Raumschiff in der Tangente eines Planeten bewegt, als fleißig daran vorbei fliegt.

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