Speerwerfen mit oder entgegengesetzt der Erdrotation
Hallo,
wenn man einen Speer wirft, kommt man dann physikalisch betrachtet weiter wenn man mit der Erdrotation oder entgegengesetzt dieser wirft?
Danke im voraus
6 Antworten
Du spürst die Rotation doch auch nicht, wieso sollte der Speer das tun ? Wenn das so wäre würden die Sporteinrichtungen bestimmt so ausgerichtet werden. Stelle ich mir so vor.
Lässt du einen Ball gerade in ein SEHR tiefes (gerades) Loch Fallen, kommt er nicht unbeschadet unten an. Er hat die geschwindigkeit der Erdkruste oben am Loch. Dort ist die Entfernung zum Erdmittelpunkt größer, somit auch die Geschwindigkeit (die Oberfläche legt ein der gleichen Zeit wie Bereiche im Erdkern durch die Drehung der Erde mehr Weg hinter sich). Der Ball fliegt im Loch an die Ostwand, da der Ball in Drehrichtung der Erde schneller ist, als die tiefer liegenden Erdschichten. Wenn das einleuchtet zum Speer: Er fliegt (zunächst GERADE!) nach oben. Da ist keine vergleichswand wie im Loch, aber Im Grunde ist es das gleiche Phänomen: Der Speer ist langsamer, als er sein müsste, um über dem gleichen Punkt zu bleiben, die Erde dreht sich unter ihm weg. Der Speer landet weiter westlich (statt östlich wie beim Wurf nach unten). Bei einem schiefen Wurf überlagert sich der ganze Quatsch n bisschen, das Ergebnis ist gleich. Speer bekommt ein Paar ... ähm... Nanometer... ;) weiter westlich auf, als ohne Drehung.
Der Unterschied fäält in geringsten Größenordnungen aus. Das habe ich allerdings nicht recherchiert oder gerechnet, sondern einfach vermutet (den geringen Wert, nicht die Erklärung).
Aklar?
Hallo mememememe, da sehe ich einen Fehler, wenn ich Dich richtig verstanden habe!
Bei dem Gedankenexperiment mit dem Erdloch ist die Abweichung klar. Der Speer erfährt aber bei seinem vertikalen Flug nach oben eine Abdrift durch die Coriolisktaft entgegen der Erdrotationsrichtung. Bei seinem anschließendem Sinkflug erfährt er rechnerisch die gleiche Abdrift in entgegengesetzter Richtung. Das hebt sich in der Summe auf.
Hat das was mit Physik zu tun ? Na, das ist ja nicht meine Welt. Aber einiges kann ich mir vorstellen. Und warum kümmert sich die Sportwissenschaft nicht darum. ? Vielleicht werfen die Sportler wieder ein paar Meter weiter.
Oh Gott, ich habe in der Schule wohl nicht richtig aufgepasst.
Also spürst du die Rotation?
Wäre auf eine Doppelblindstudie gespannt!
Da würdest du bestimmt das Doppelblind-Diplom mit Auszeichnung bestehen.
Menschen, die nicht wissen, dass sie nicht wissen, ist gut !
Sieht man auch schnell auf Wiki. In Wiki steht dann darunter "Die beim Aufstieg zunehmende scheinbare Geschwindigkeit nach Westen nimmt beim Abstieg gleichermaßen wieder ab." Kurz: Kraft hebt sich insgesamt auf, Geschwindigkeit (zunahme durch diesen effekt) auch. Aber dazwischen fliegt der Ball/Speer eben nach westen. Er wird ja erst nach W beschleunigt und dann abgebremst. Wenn du eine Kugel anschubst und 50m weiter wieder abbremst ist sie ja auch 50m weiter :))
Du hast offenbar nichts konstruktives beizutragen hast, lies bitte einfach den recht simplem Wiki Artikel (http://de.wikipedia.org/wiki/Corioliskraft unter "Vertikale Bewegungen"), dort wird deutlich, dass du die Rotation sehr gut "spüren kannst", indem du einfach mal in einen 500m tiefes gerades Loch springst. Dann kreigst Du ein paar gut spürbare Beulen.
Geschwindigkeiten sind nur bestimmbar zwischen Bezugssystemen, die ihre Entfernung zueinander ändern, soweit es sich nicht um Kreisbahngeschwindigkeiten handelt. So müsste man z.B. für die Angabe "Das Kraftfahrzeug bewegt sich mit 100 km/h" präzise sagen: "Das Kraftfahrzeug bewegt sich mit 100 km/h in Bezug auf die Straßenoberfläche", weil die Fahrzeuggeschwindigkeit unter Berücksichtigung der Erdrotation und der Erdbahn um die Sonne z.B. in Bezug auf den Mars oder die Venus eine ganz andere ist. Im Alltag vernachlässigen wir solche Angaben, solange wir uns wie üblich auf den Erdboden beziehen.
Physikalisch ergibt sich die Strecke des Wurfspeers aus der Wurfparabel. Dieser Strecke kannst Du im Kopf willkürlich weitere Strecken zuaddieren, z.B. die Strecke, die in dieser Zeit ein Massenpunkt auf der Erde auf seiner Bahn um die Erdachse zurücklegt, oder die entsprechende Wegstrecke der Erdbahn um die Sonne, die Wegstrecke der Sonne um ihr Zentralsystem, die Wegstrecke der Milchstraße ..... u.s.w. Das sind zunächst praktisch nutzlose Fantastereien.
Etwas anders verhielte sich das, wenn Dein Wurfkörper in die Nähe der ersten Fluchtgeschwindigkeit käme wie bei Weltraumraketen. Da käme es auf die tatsächliche Bahngeschwindigkeit um den Erdmittelpunkt an wegen der Zentrifugalkraft. Diese Fluchtgeschwindigkeit setzt sich aus der Raketengeschwindigkeit gegenüber der Erdoberfläche und der Bahngeschwindigkeit der Erdoberfläche um die Erdachse zusammen. Der zweite Geschwindigkeitssummand ist für das Raumfahrtunternehmen technisch-wirtschaftlich gewissermaßen geschenkt. Deshalb werden Weltraumraketen gewöhnlich möglichst in Äquatornähe in Richtung Osten gestartet. So erreichen sie mit weniger Energieaufwand die Fluchtgeschwindigkeit.
Wenn Du also Deinen Wurfspeer um die Erde herum in Deinen eigenen Rücken werfen wolltest, dann hättest Du bei östlicher Wurfrichtung tatsächlich weniger Mühe damit. So gesehen müssten sich auch bei gewöhnlichen Wurfweiten winzige Abweichungen durch die Himmelsrichtung ergeben, die sind aber nicht messbar.
Vorweg: Es geht um einen Speer und nicht um eine Rakete MIT eigenem Antrieb, welche in einen Orbit einschwenken muss.
Der Unterschied ist, dass der Speer nach dem Loswerfen lokal schwerelos ist, weil keine Oberflächenkräfte mehr auf ihn einwirken (die Luft lassen wir bei allem mal heraus).
Als nächstes muss man genau sagen, aus welchem Bezugssystem wir die Geschichte betrachten. Wir nehmen unser Bezugssystem, die Erde, welche also ein rotierendes Bezugssystem darstellt.
In diesem rotierenden Bezugssystem tauchen genau 3 Kräfte auf.
1) Die Gewichtskraft
2) Die Zentrifugalkraft
3) Die Corioliskraft
Die Kräfte 2 und 3 darf man nur in rotierenden Bezugsystemen einführen, aber dort muss man es auch.
Wir begeben uns zum Äquator und werden den Speer einmal nach Osten und einmal nach Westen.
In beide Richtungen ist die Gewichtskraft gleich, diese spielt also keine Rolle.
Die Zentrifugalkraft wirkt in beide Richtungen jeweils vom Boden weg, wirkt der Gewichtskraft teilweise also entgegen, sie hat also auch keinen Einfluss auf etwaige Unterschiede.
Die Corioliskraft Fc = m * (v x omega) (x ist das Kreuzprodukt) wirkt nach Osten hin von der Erde weg, lässt den Speer also zunächst nach oben steigen (also weniger nach unten fallen :-)) Nach Westen hin wirkt die Corioliskraft aber zum Boden hin, der Stein wird also schneller auf dem Boden ankommen.
Da Gewichtskraft und Zentrifugalkraft in beide Richtungen gleich ist, die Corioliskraft immer senkrecht auf der Geschwindigkeit steht und damit die kinetische Energie des Speers nicht ändert, der Flug nach Osten länger dauert, kommt der Speer in Richtung Osten also weiter.
p.s. Dass eine Rakete nach Osten startet, hat andere Gründe.
Hier muss ich einfach liken, weil sonst die ganzen unsinnigen Antworten oben stehen ;). Endlich eine gute Antwort!
Da der wurf so kurz ist, ist der Effekt minimal. Wirft man einen Ball gerade nach oben landet er weiter westlich. Dürfte beim Speer ähnlich sein. Du bekommst also ein paar extra - Nanometer in Westlicher Richtung (entgegen der Erdrotation).
Übrigens: Ein ansatz wäre auch senkrecht zur Drehbewegung (Richtung nächstem Pol), dann "profitiert" man von der Koriolis-Kraft (zugegebenermaßen eine Scheinkraft; trotzdem...).
Die Corioliskraft Fc = m * (v x omega) tritt auch auch, wenn die Geschwindigkeit nicht senkrecht auf der Winkelgeschwindigkeit steht, sie ist dann nur entsprechend schwächer (Kreuzprodukt beachten!)
Auf dem rotierenden Bezugssystem (und dies ist die Erde) existiert die Corioliskraft als einer der Auswirkungen des Zentrifugalfeldes (ein Trägheitsfeld, welches die resultierende Feldstärke aus einem außenstehenden Bezugssystem gerade wegtransformiert). Scheinkraft ist ein unglücklicher Begriff. Die Corioliskraft ist auf dem rotierenden Bezugssystem genauso real oder scheinbar wie die Gewichtskraft.
Hatte ich nicht vergessen (rechter Winkel), wollts nur nicht weiter ausbreiten, da die Freage speziell nach W/E fragte. Wiki sagt auch "Die Corioliskraft (...) gehört zu den Schein- (...) käften (...).", darum bin ich jetzt einigermaßen unsicher, was du genau meinst.
Sehe übrigens, dass du recht hast (mit Osten). Ich war fälschlicherweise von einer annähernd senkrechten FLugbahn ausgegangen, was natürlich sinnlos ist. Ich kann hier nur meinen Fehler sehen und auf deine Antwort verweisen :) Gute übrigens.
Auf der Erde nicht, weil die Erde mit konstanter Geschwindigkeit rotiert und Du und Speer mit ihr. Wenn Du Deinen Speerwurf relativ zu einem anderen Bezugssystem als die Erde betrachtest, dann wirkt sich natürlich die Erdrotation aus. Man benutzt es auch bei Raketenstarts. Startet man in Richtung Erdrotation, nimmt man die Rotationsgeschwindigkeit mit.
Aber wenn ich den Speer in Richtung Erdrotation werfe, dann nehme ich doch auch die Rotationsgeschwindigkeit mit oder?
Ja, aber die hast Du auch schon drauf, denn Du rotierst mit der Erde mit. Deswegen wenn alle Beteiligten sich auf der Erde befinden und alle mitrotieren ist es eher irrelevant. Bewegung, Geschwindigkeit usw. sind alles Grössen, die nur in Relation eine Rolle spielen, in Relation zum Bezugssystem, bzw. zu anderen Objekten usw. Daher die Raltivitätstheorie. Es macht nur Sinn von Geschwindigkeit zu sprechen wenn Du sagst realtiv zu was diese Geschwindigkeit gemessen werden soll.
Winkelgeschwindigkeit ist in der ganzen Erde gleich, Geschwindigkeit nimmt zum Kern hin ab (un ist damit offenbar Ortsabhängig!!).
Gaaanz genau. Die ist aber KLEINER, als der Speer in der größeren HÖHE bräuchte, um genau über dem Erde zu bleiben. Er driftet immer in bisschen ab.
Die Unterschiede sind zu vernachlässigen. Wenn wir die Erde als Kugel annehmen, auf deren Oberfläche wir uns alle befinden ist der Betrag der Geschwindigkeit gleich. Geschwindigkeit ist allerdings eine Vektorgrösse. Der ändert sich sowieso ständig.
Allerdings hat das rein garnichts mit der Frage zu tun. Die Frage war ob die Rotationsgeschwindigkkeit der Erde generell zur Geschwinndigkeit aus dem reinen Wurf zu addieren ist, und das ist sie streng genommen. Es war nicht die rede davon wiviel und wie sich die Rotationsgeschwindigkeit auswirkt.
Muss ich dir widersprechen. Es geht in der Frage darum, ob man in Westen oder Osten weiter wirft, nicht primär um eventuelle Addition irgendwelcher Kräfte. Da mich lks72 jetzt schon dazu gebracht hat in Wiki reinzusehen hier ganz einfach der Text kopiert:
"Marin Mersenne schreibt man zu, die Frage aufgeworfen zu haben, wo – ohne Berücksichtigung von Luftbewegung und Luftwiderstand – eine senkrecht nach oben geschossene Kanonenkugel zu Boden fällt. Durch die Corioliskraft wird sie während der Aufwärtsbewegung nach Westen und während der Abwärtsbewegung nach Osten beschleunigt. Die beim Aufstieg zunehmende scheinbare Geschwindigkeit nach Westen nimmt beim Abstieg gleichermaßen wieder ab, so dass der Geschwindigkeitsvektor während des gesamten Fluges nach Westen gerichtet ist und im Umkehrpunkt sein Maximum erreicht. Im Ergebnis wird sie daher nach Westen abgelenkt. Bei einer Anfangsgeschwindigkeit von 100 m/s und einer geographischen Breite von 50° beträgt die Westablenkung beispielsweise 65 cm."
Somit ist deine Antwort schlichtweg falsch.
Würde ein Wurf ohne Änderung der Höhe erfolgen ist der Geschwindigkeitsbonus aus den von Dir genannten Gründen selbstverständlich irrelevant. Für die Frage ist jedoch zu beachten, dass ein Wurf im Allgemeinen (auch) nach oben erfologt (von der Möglichkeit, den Speer die etwa 1.7m fallen zu lassen und nur gerade nach vorne zu werfen mal abgesehen).
Hier sollten nur Experten antworten und kommentieren. Ist dir noch nie aufgefallen, dass die Raketenbasen möglichst (Politik!) nah am Äquator liegen? Weil sie da den maximal möglichen (Politik!) Schwung mitbekommen?
Wenn es etwas einzuwenden gäbe, dann die Coriolis-Kraft, die stets nach rechts ablenkt, auf der Nordhalbkugel. Aber unmerklich, bei einem Speerwurf.
Hier im Norden heißt es Butter bei die Fische. Ein Halbsatz fällt nicht darunter.
Bei Raketenstart ist die Geschwindigkeit in Relation zur Erdoberfläche egal. Die Rakete interessiert nicht, ob sich unter ihr der Westen "hinendreht". Der Speer will zurück. Er fligt weiter, jedoch messen wir ja auf der Erde, die sich während seinen Fluges so dreht, dass wir trotzdem eine Verschiebung nach Westen feststellen.
(Btw hab ich die Coriolis-Kraft auch genannt)
Wenn du es noch weniger einfach aber wissenschaftlicher willst schau mal, was lks geschrieben hat. (Mit dem Zusatz, dass Raketen nicht interessieren!).
Nicht ganz richtig.