Frage von Locuthos, 127

Funktionieren Gyroskope unabhängig von der Erdanziehungskraft / vom Erdhorizont?

Arbeiten Gyroskope (also z.B. künstliche Horizonte in Flugzeugen) abhängig oder unabhängig von der Erdgravitation? Also richten die sich nach einer längeren "Zeit der Ruhe" wieder zum Horizont aus oder bleiben die "für immer" in einer festgelegten Rotationsposition?

Ich debattiere nämlich seit einiger Zeit mit Flat-Earthern im Netz und letztens brachte einer das Argument, dass Gyroskope nur auf einer flachen Erde funktionieren könnten, da diese unabhängig vom Horizont arbeiten würden. Ein mir befreundeter Physiker sagte allerdings, dass sich Gyroskope bei ruckartigen/schnellen Drehungen (z.B. im Flugzeug) nicht neu ausrichten, bei längerer Zeit aber immer wieder die Horizontale finden würden.

Weiß jemand noch mehr/genaueres und kann mir die Funktionsweise von Gyroskopen vielleicht besser erklären? Ansonsten was sagt ihr dazu?

Liebe Grüße :)

Antwort
von ElonMusk, 61

Hey!

Ein Gyroskop ist nicht immer ein künstlicher Horizont!

Ein Gyroskop bleibt generell in der Raumlage in der es gestartet wurde, auch auf Raumschiffen. Da aber kein technisches System Perfekt ist, kommt es mitunter zu Abweichungen, welche nicht Stabil sind: Wandert das Gyroskop aus, bewegt es sich nicht von selbst in die Ausgangslage zurück.

Nun zum künstlichen Horizont:

Um diesen "Kreiseldrift" zu verhindern besitzen künstliche Horizonte ein kleines Gewicht in Erdrichtung. Dieses justiert den Kreisel immer auf die Richtung der Gewichtskraft.

Und noch etwas: Statt einen Schwurbler mit wissenschaftlichen Beweisen von irgendetwas überzeugen zu wollen kannst du auch versuchen Pudding an die Wand zu nageln, da wirst du mehr Erfolg haben ;)

Kommentar von Locuthos ,

Danke für die Erkärung und jap, Pudding würde eher halten :)

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 36

Bisher war leider keine richige Antwort dabei. Gravitation und Magnetismus spielen keine Rolle, die Erddrehung richtet das Gyroskop aus.

Im Inneren rotiert ein Kreisel mit enorm hoher Drehzahl (daher auch Kreiselkompass). Dieser ist in allen 3 Dimensionen kardanisch aufgehängt. Der Kreisel gehorcht daher ausschließlich den Kreiselgesetzen.

Eines der Kreiselgesetze besagt: Versucht eine äußere Kraft die Kreiselachse zu kippen, kippt die Achse nicht in Kraftrichtung sondern senkrecht dazu. Die Schwerkraft versucht die Achse nicht zu kippen. Waagrechte Bewegungen kippen die Achse auch nicht sondern verschieben sie nur.
Die Erdrotation verursacht aber eine Kippbewegung. Nehmen wir mal an, die Achse wäre in Ost-West ausgerichtet. Innerhalb von 12 h würde die Achse um 180° gekippt. Dieser Kippbewegung weicht die Achse durch eine senkrechte Bewegung aus, Sie dreht sich in Nord-Süd Richtung. Wenn sie sich exakt in Nord-Süd ausgerichtet hat, hat die Achse eine stabile Lage gefunden, da sie in dieser Lage durch die Erdrotation nicht mehr gekippt sondern nur noch seitlich verschoben wird. Das macht aber nichts aus. Da die Kippbewegung nicht sehr schnell erfolgt, braucht das Gyroskop nach dem Einschalten einige Zeit, bis es sich ausgerichtet hat.

Der künstliche Horizont funktioniert ähnlich. Hier findet allerdings keine Kippbewegung statt, hier wird nur die Stabilität eines Kreisels genutzt. Der wird auf die Horizontale ausgerichtet und bleibt in dieser Lage stabil. Er zeigt dann jede Kippbewegung des Flugzeuges an.

Antwort
von siggiiii, 75

Ein Gyroskop ist ein Kreisel der natürlich nach der Erdanziehung ausgerichtet wird. Aber wenn er einmal läuft bleibt er immer in dieser Ausrichtung auch unabhängig von der Erdanziehung. Natürlich nur theoretisch in der Praxis ist natürlich nichts hundertprozentig.

Kommentar von Locuthos ,

Also wenn man jetzt ein Gyroskop quasi "anschmeißt" dass es läuft und dann ein Flugzeug damit immer weiter in eine Richtung fliegen lässt, wäre das Gyroskop dann auf der gegenüberliegenden Seite der Erde um 180° gedreht oder wie?

Kommentar von siggiiii ,

Nein weil die Gravitation unserer Erde hat keine zwei Enden oder Polaritäten sondern nur einen Mittelpunkt als Bezugspunkt das Resultiert nur aus falschem Verstehen zum Erdmittelpunkt steht das Gyroskop immer gleich.

Kommentar von siggiiii ,

P. S. Aber das Flugzeug hat sich natürlich um 180 Grad gedreht.

Kommentar von Locuthos ,

Ja klar wäre auch schlecht für die Passagiere wenn nicht^^

Antwort
von hydrahydra, 78

Ein Gyroskop richtet sich anhand der Gravitation aus. Wie sollte es denn sonst einen Horizont erkennen können?


Kommentar von Locuthos ,

Schnelle Rotation wie ein Kreisel? So kann man ja auch die Neigung der ISS während einer Umlaufbahn um die Erde unabhängig von der Raumstation messen, da der Kreisel sich eben nicht ausrichtet.

Das würde für die flache Erde sprechen, auch wenn ich kein Flat Earther bin! Ich versteh's nur nicht ganz :/

Kommentar von hydrahydra ,

Wenn du dir die Anziehungskraft als eine Achse vorstellst, dann ist der Horizon eine Ebene im 90°-Winkel dazu. Wenn du ein Gewicht hast, das nach unten gezogen wird, und dazu eine Achse im entsprechenden Winkel befestigst, ist diese Achse immer parallel zum Horizont. Das würde auch auf einer flachen Erde funktionieren, das ist aber kein Argument dafür, da auch auf der runden Erde diese Funktion gewährleistet ist.

https://de.wikipedia.org/wiki/K%C3%BCnstlicher\_Horizont

Kommentar von siggiiii ,

Die meisten Flash Esther haben wahrscheinlich nur ein Problem damit sich vorzustellen das wir auf einer dreidimensionalen runden Kugel Leben.

Kommentar von Roderic ,

Ein Gyroskop richtet sich NICHT nach der Gravitation aus.

Ein Gyroskop behält nur für lange Zeit seine Rotationsachse, wenn es erst einmal in Rotation versetzt ist. Dazu muss es vor der eigentlichen Benutzung auch erstmal ausgerichtet werden.

Beim Start eines Flugzeugs gibt es sogar extra zwei Punkt auf der Preflight Checkliste dafür:

Gyroskop hochfahren und

Gyroskop auf Hochachse ausrichten.

Gravitation hat damit nicht das geringste zu tun. Gyroskope funktionieren in der Schwerelosigkeit genauso gut.

Kommentar von Locuthos ,

Deiner Antwort nach können also Gyroskope auf einer runden Erde nicht funktionieren oder wie? Wenn also ein Flugzeug die Erde zur Hälfte umrundet, müsste das Gyroskop doch um 180° gedreht sein, oder hab ich da einen Denkfehler drin? :D

Kommentar von siggiiii ,

Das Problem ist das die Erde und ihr Schwerkraftfeld ein Inertialsystem ist das man nicht von außen betrachten darf wir Menschen neigen aber gedanklich dazu. Wenn die Erde eine durchsichtige Kugel wäre und du könntest dich im Erdmittelpunkt aufhalten würdest du sehen das ein Flugzeug das Geradeaus fliegt relativ zu dir immer in der selben Lage ist.

Antwort
von dompfeifer, 63

Das Gyroskop selbst ist als Kreiselstabilisator an keinerlei äußere Kräfte gebunden, kann aber technisch mit weiteren Sensoren verbunden werden, die z.B. an die Erdgravitation gebunden sind. Es kommt hier mithin auf die technische Gesamtkonstellation an bei der Bewertung der Instrumentenanzeige

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community