Würde der Ball zurückkommen?


31.10.2022, 03:48

In diesem Gedankenexperiment haben die spaceballs die Atmosphäre der erde weg gesaugt!!! Das ist kein Faktor bei diesem Experiment.

9 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Hallo Startill,

dass er wirklich zurückkäme, ist unwahrscheinlich. Allerdings würde er sich von der Erde auch wieder entfernen und die Bahn der ISS kreuzen. Dass er die ISS selbst auch trifft, ist immerhin möglich, wenn auch nicht sehr wahrscheinlich.

Dies liegt an der Zentrifugalbarriere, die zusammen mit dem Gravitationspotential der Erde das Effektive Potential bildet, das allein vom Drehimpuls des Balls (bezüglich der Erde natürlich, nicht etwa in Bezug auf die eigene Achse) abhängt.

Den veränderst Du durch einen rein radialen Wurf aber auch nicht.

Bild zum Beitrag

Abb. 1: Schematische Darstellung des effektiven Potentials eines Zentralkörpers bei festem Drehimpuls mit verschiedenen Energien, die zu unterschiedlichen KEPLER- Bahnen (in Schwarz Kreis, in Grün Ellipse, in Magenta Parabel und in Rot Hyperbel) führen.

Der Ball wird (zunächst, da er über kurz oder lang durch die obere Atmosphäre zum Absturz gebracht werden wird) einen inneren Umkehrpunkt (Perigäum) erreichen und auf der gegenüber liegenden Seite einen äußeren Umkehrpunkt (Apogäum). Da seine Exzentrizität nicht sehr groß ist, handelt es sich beinahe um eine Harmonische Schwingung, was man an der annähernden Parabelform des Effektivpotentials in unmittelbarer Umgebung des Minimums sieht.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung
 - (Physik, Relativitätstheorie, Gravitation)
SlowPhil  01.11.2022, 19:18

Vielen Dank für den Stern!

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m1chak  06.12.2022, 20:24

... Genau! Das alles wollte ich auch gerade kurz schreiben...;)

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er hätte dann eben je nach konkreter geschwindigkeit eine andere (elliptischere) umlaufbahn, oder würde auf die erde stürzen, oder auf einer hyperbolischen bahn ins unendliche abhauen.

Woher ich das weiß:Berufserfahrung – Physiker (Teilchenphysik)
SlowPhil  01.11.2022, 12:18

Ins Unendliche eher nicht, da müsstest Du schon so heftig werfen, dass der Ball nicht nur die Fluchtgeschwindigkeit der Erde (von Oberfläche oder aus niedrigem Orbit), sondern auch der Sonne (aus der Erdbahn) erreicht. Anderenfalls würde er im Zweifelsfall zu einer Art Asteroid.

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Reggid  01.11.2022, 14:08
@SlowPhil
da müsstest Du schon so heftig werfen, dass...

ja, aber die konkrete abwurfgeschwindigkeit ist ja nicht gegeben.

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SlowPhil  01.11.2022, 14:33
@Reggid

Natürlich nicht, aber das Wort "Wurf" begrenzt die Stärke, denke ich.

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Mit großer Wahrscheinlichkeit nicht, denn die Chance, dass der Ball keine Landmasse, sondern das Meer trifft, ist beträchtlich. Auf Wasser prallen Bälle nicht gut.

Startill 
Fragesteller
 31.10.2022, 22:14

Es geht nicht ums Abprallen.

Sondern, ob der Ball kehrt macht, wie wenn ich ihn in einer Zentrifuge Richtung Mitte werfe.

Zentrifugalkraft, Zentripetalkraft, Orbits und so.

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Deine Überlegung ist grundsätzlich richtig.

Wenn Du vom Erdboden aus einen Ball vertikal in die Höhe wirfst, fällt der auf seinen Ausgangspunkt zurück. Wenn Du ihn schräg in die Höhe wirfst, fliegt der in einer Wurfparabel auf den Boden zurück.

Von der Orbitalbahn um die Erde lässt sich das spiegelbildlich konstruieren: Wenn Du von der ISS aus einen Ball vertikal in die Tiefe wirfst, fällt der auf seinen Ausgangspunkt zurück. Wenn Du ihn schräg in die Tiefe wirfst, fliegt der in einer Wurfparabel auf die ISS-Bahnebene zurück.

bro mein gehirn hat aufgehört zu arbeiten nachdem ich das gelesen hab

Rheinflip  31.10.2022, 03:46

einatmen ausatmen einatmen ausatmen einatmen ausatmen und langsam die Funktionen wieder hoch fahren

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SlowPhil  01.11.2022, 12:46

So schwierig ist das nicht. Wenn wir annehmen, dass der Wurf genau radial erfolgt, wird sich der Drehimpuls des Balls bezüglich des Erdmittelpunktes nicht ändern, sondern ausschließlich die Energie (sie wird etwas größer), was zu einer elliptischen Bahn führt.

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