Frage von Smud1, 59

Schwerkraft-Zunahme?

Folgendes Gedankenexperiment:

Eine Scheibe, so groß wie die Erde, fliegt mit 9,81 m die Sekunde aufwärts durchs All. Es gibt keine Gravitation (und auch keine Planeten, Monde, Sonne und Sterne). Dann stellen wir einen Menschen auf diese Scheibe. Nun hat der Mensch die gleichen Schwerkraftverhältnisse wie wir auf unserer Erde.

Frage:

Wenn sich die Scheibe doppelt so schnell nach oben bewegt, herrscht dann auch doppelt soviel Schwerkraft?

PS: Stelle ich mir das Ganze auf unserer Erde vor, so hätte eine langsam ansteigende Geschwindigkeit keine Auswirkungen (Auto, Flugzeug, Aufzug). Nur eine plötzliche Beschleunigung würde einen in den Sitz oder auf den Boden pressen. Und da es sich bei einer gradlinigen Bewegung nicht um Zentrifugalkraft handelt, wußte ich nicht, welche Auswirkungen eine Aufwärtsbewegung in einem gravitationsfreien Raum auf einen Menschen hätte.

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von stekum, Community-Experte für Physik, 35

Wenn die Scheibe (egal wie groß sie ist) sich mit der konstanten Beschleunigung

g = 9,81 m/s² bewegt, sind die Wirkungen gleich wie bei Erdschwerkraft.

Bei doppelter Beschleunigung doppelte Kraft.


Kommentar von Smud1 ,

Vielen Dank für die Antwort.

Expertenantwort
von Franz1957, Community-Experte für Physik, 50

Wenn es keine Gravitation gibt, dann hat das Wort "aufwärts" keine physikalische Bedeutung. Meinst Du damit: im lokalen Koordinatensystem der gedachten Scheibenwelt, wenn die Scheibe das "unten" und der Kopf des dort hingestellten Menschen das "oben" repräsentiert?

Zu Deiner Frage: Um auf der Scheibe eine simulierte Schwerkraft zu erzeugen, muß sie beschleunigt werden. Doppelte Beschleunigung bedeutet doppelte Schwerkraft. Durch gleichförmige Bewegung der Scheibe, egal wie schnell, kann man keine Schwerkraft simulieren.


Kommentar von Smud1 ,

Ja, so wie Du es beschrieben hast: Kopf des dort hingestellten Menschen ist oben.

Was meinst Du mit "gleichförmiger Bewegung"? 

Ohne Bewegung, kann die Scheibe doch nicht beschleunigen. Meinst Du, daß wenn die Scheibe sich mit 9,81 m/s für immer nach oben bewegt, keine Schwerkraft simuliert werden kann?

Kommentar von Christianwarweg ,

Ja, genau, da 9,81 m/s eine Geschwindigkeit ist, und zwar eine Gleichförmige.

g = 9,81 m/s² - das ist die Erdbeschleunigung.

Kommentar von Franz1957 ,

Mit gleichförmiger Bewegung meine ich eine Bewegung ohne Beschleunigung. D.h.: eine Bewegung, bei der weder Betrag noch Richtung des Geschwindigkeitsvektors sich ändert.

Wie Christianwarweg sagt: 9,81 m/s ist keine Beschleunigung, sondern eine Geschwindigkeit. (Achte auf die Einheit.) Wenn diese Geschwindigkeit für immer gilt, und sich auch ihre Richtung nicht ändert, dann ist es eine gleichförmige Bewegung, d.h. es herrscht keine Beschleunigung.

Kommentar von Smud1 ,

Du meinst, eine Scheibe, die sich mit 9,81 m/s durch das All nach "oben" bewegt, kann keine Schwerkraft simulieren. Möchtest Du damit sagen, daß der Mensch, der sich auf der Scheibe befindet, schwerelos ist?

stekum schrieb: 

"Wenn die Scheibe (egal wie groß sie ist) sich mit der konstanten Beschleunigung 

g = 9,81 m/s² bewegt, sind die Wirkungen gleich wie bei Erdschwerkraft. 

Bei doppelter Beschleunigung doppelte Kraft."

Das sind zwei gegensätzliche Aussagen. Welche ist nun die richtige?

Kommentar von Franz1957 ,

Nein, das sind zwei verschiedene Aussagen, die beide gelten. Die eine Aussage betrifft eine konstante Geschwindigkeit von 9,81 m/s. Die andere Aussage betrifft eine konstante Beschleunigung von 9,81 m/s². Ich sagte doch: Achte auf die Einheit. Insb. auf die kleine hochgestellte Ziffer 2 in s². Oder stellt Dein Computer die kleine ² nicht dar? Die Geschwindigkeit hat die Dimension Weg pro Zeit und die Einheit Meter pro Sekunde. Die Beschleunigung hat die Dimension Weg pro Zeitquadrat (das ist Geschwindigkeit pro Zeit) und die Einheit Meter pro Quadratsekunde.

Kommentar von Smud1 ,

Auf die hochgestellte Ziffer 2 habe ich gar nicht geachtet. Vielen Dank, damit wäre meine Frage beantwortet.

Kommentar von Franz1957 ,

Du meinst, eine Scheibe, die sich mit 9,81 m/s durch das All nach "oben" bewegt, kann keine Schwerkraft simulieren. Möchtest Du damit sagen, daß der Mensch, der sich auf der Scheibe befindet, schwerelos ist?

Wenn die 9,81 m/s konstant sind: Ja.

Antwort
von Nalzet, 59

Nein! Die Gravitation kannst du so berechnen: F=(G*m1*m2)/r^2Die Bewegung dieser "Scheibe" ist irrelevant.

Antwort
von Anonym180101, 46

Es gibt 3 Arten von Gravitation. Ein mal die Gravitation durch Masse, durch die Zentrifugalkraft, und durch Massenträgheit (Beschleunigung). Wenn deine Platte kontinuierlich nach oben beschleunigen würde, würde Schwerkraft herrschen. Je schneller sie beschleunigt, umso mehr G würden auf der Oberfläche der Platte herrschen. Die Geschwindigkeit mit der sich die Platte bewegt ist egal, nur die, mit der die Platte beschleunigt.

Kommentar von Smud1 ,

Auf unserer Erde fallen alle Objekte mit 9,81 m/s zu Boden (ohne Luftwiderstand). Bewegt sich eine Scheibe mit der gleichen Geschwindigkeit nach oben (wie in meinem Beispiel), dann würden die Objekte genauso nach unten fallen - allerdings nur scheinbar, da sich die Scheibe den Objekten nähert. Die Scheibe in meinem Beispiel fliegt immer mit der gleichen Geschwindigkeit nach oben. Wie kann die Geschwindigkeit egal sein, wenn die Scheibe doch eine gewisse Distanz in einer bestimmten Zeit zurücklegen muß?

Kommentar von Christianwarweg ,

Nein, sie fallen zu Boden und beschleunigen dabei mit 9,81 m/s². Die Fallgeschwindigkeit wird immer größer (wenn man die Luftreibung nicht betrachtet); zumindest bis man in den relativistischen Bereich kommt.

Kommentar von Smud1 ,

Ja, aber nur bei entsprechender Höhe. Die Fall-Beschleunigung ist bei meiner Beispiel-Scheibenwelt nicht vorhanden. 

Kommentar von Anonym180101 ,

OK... also wenn es dir nur um scheinbare Gravitation geht... ja, wenn sich die Scheibe doppelt so schnell nach oben bewegt, würden die Objekte in der ersten Sekunde sich so verhalten, wie wenn 2G herrschen würde. Allerdings würden sie konstant mit der gleichen Geschwindigkeit "fallen", und nicht beschleunigen, wie auf der Erde.

Antwort
von Reggid, 32

wenn du die geschwindigkeit von 9.81 m/s ersetzt durch eine beschleunigung von 9.81 m/s², dann stimmt's.

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