Landet eine Drohne nach 5 Stunden exakt auf ihrem Starpunkt - Erdrotation?

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5 Antworten

Unter den von dir genannten idealen Bedingungen ergäbe sich folgendes Szenario - der Einfachheit halber führen wir den Versuch am Äquator durch:

Die Drohne startet mit einer gewissen Radialgeschwindigkeit (scheinbar senkrecht nach oben). Ihre Tangentialgeschwindigkeit beträgt beim Start 463m/s in Richtung Osten. Diese Tangentialgeschwindigkeit (und den damit verbundenen Impuls) behält sie bei, egal wie hoch sie nun gesteuert wird.

10 m Höhenunterschied ergeben am Äquator einen Längenunterschied des Umfangs von ca. 63m! Da die Drohne aber keinen zusätzlichen horizontalen Schub erhält, bliebe sie also nach einem Tag in 10 m Höhe um diese 63m hinter dem geostationären Punkt (exakt über der Startposition) zurück (in westlicher Richtung).

Umgerechnet auf 5 Stunden wären das etwa 13m Unterschied - am Äquator wohlgemerkt. Für andere Breiten gelten natürlich die Werte mal cos(Breitengrad) - an den Polen ist die Versetzung ensprechend 0,0m.

Und ja, dieses Phänomen wird als Coriolskraft (wobei das keine echte Kraft ist!) beschrieben.

Spannend wäre nun, wenn man diese hypothetische Drohne (unter den genannten idelen Bedingungen) am Äquator startete und sie dann exakt in Richtung Nordpol (oder Südpol) steuern würde...

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Den Impuls der Erdrotation behält sie bei, daher sollte sie unter den Bedingungen, wie beispielsweise dass es keinen Wind gibt, auf derselben Stelle wieder landen, wo sie gestartet ist. Außerdem ist sie in gewisser Hinsicht geostationär, da sie "einfach nur ihre Position [hält]". 

Würde sie nicht relativ zur Erde, sondern relativ zum Sonnensystem oder gar zur Galaxie die Position halten, würde sie sich vermutlich nach 5 Stunden vermutlich nicht einmal mehr in der Erdatmosphäre befinden, wozu die Drohne aber höchstwahrscheinlich nicht in der Lage sein könnte. Folglich kann nur gemeint sein, dass sie in Bezug auf die Erde "einfach nur ihre Position [hält]" und demnach muss sie, ob sie nun den Rotationsimpuls beibehält oder nicht (was andere Drohnen, Flugzeuge und was auch immer ja auch tun, ebenso wie die Atmosphäre - wenn auch letztere nur relativ, wodurch der Wind entsteht, wobei dies nur ein Teilgrund ist, den Rest machen Thermik und Geländebeschaffenheit aus), auf derselben Stelle landen, wenn sie nicht durch Wind von ihrer Schwebeposition abgebracht wird.

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Kommentar von oetschai
14.10.2016, 10:52

Um geostationär zu bleiben, müsste sie aber ihre Horizontalposition  ständig korrigieren, eben WEIL die Drohne mit dem Impuls startet, den sie aufgrund der Erdrotation mitbekommt. Um jetzt (sagen wir mal über dem Aquator) geostationär zu bleiben, muss die Geschwindigkeit erhöht werden - die Umlaufbahn wird ja mit zunehmender Höhe auch entsprechend länger.

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Wenn die Drohne ihre Position hält, dann landet sie am Startpunkt. Wenn sie nicht am Startpunkt landet, dann hat sie eben nicht ihre Position gehalten.

Wenn Die Drohne über dem Startpunkt schwebt, muss nur die vertikale Gravitationskraft aufgebracht werden und keine Seitenkraft, auch keine Corioliskraft. Andernfalls müssten bei Windstille alle Körper schräg fallen, und lotrecht gebaute Türme müssten umfallen.

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Kommentar von dompfeifer
14.10.2016, 11:50

Ich zitiere Dich von anderer Stelle:

„Wieso hat die Erdrotation hier keinen Einfluss? Wenn ich eine Stahlugel aus 100 Meter fallen lasse, landet sie aufgrund der Erdrotation auch versetzt. Wie passt das zusammen?“ 

Die Stahlkugel landet – genau genommen - tatsächlich etwas versetzt, weil sie sich bewegt in Bezug auf die Erdoberfläche. Beim Fallen reduziert sich mit dem Radius der Erdumlaufbahn der Kugel auch deren Erdumlaufbahnstrecke. Die Kugel umkreist nämlich bei gegebener Bahngeschwindigkeit die Erde in kürzerer Zeit mit höherer Winkelgeschwindigkeit. Sie eilt also der Erdoberfläche etwas voraus.

Unter dieser Berücksichtigung fallen natürlich alle Körper theoretisch etwas schräg herunter. Das hatte ich oben in der Eile vernachlässigt, Entschuldigung. Damit nehme ich den obigen Satz als fehlerhaft zurück:

„Andernfalls müssten bei Windstille alle Körper schräg fallen“

Richtig bleibt dagegen im Prinzip folgende Behauptung:

„und lotrecht gebaute Türme müssten umfallen.“   

Da sich die Mauersteine des Turms nicht gegenüber der Erdoberfläche bewegen, erfahren die auch keine Seitenkraft durch die Erdrotation (Corioliskraft). Andernfalls wäre tatsächlich die Statik des lotrecht stehenden Turmes mehr oder weniger bedroht. Da wäre dann ggfs. der Turm von Pisa stabiler, falls der zufällig nach Westen geneigt sein sollte.

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ja sie landet wieder auf ihrem startpunkt, die atmosphäre dreht sich mit der erde und somit dreht sich auch dir drohne mit

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Kommentar von oetschai
17.10.2016, 23:15

Dazu müsste die Drohne eine starre Verbindung mit der umgebenden Luft haben.

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genau deine Frage kann ich dir leider nicht beantworten, da ich nicht weiß wie es sich 10m über dem Boden verhält. 

Aber falls es dir hilft:

Schießt man mit einer Pistole / Gewehr senkrecht in die Luft, dann wird die Kugel ein paar Meter weiter in den Boden einschlagen. Der Grund dafür ist einfach, dass sich das Projektil zwischendurch sehr hoch befindet und sich die Erde "unter" ihm einfach weiter dreht.



Kam mal bei Mythbusters *lach*



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