Was zeigt ein Accelerometer im Weltraum an?

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5 Antworten

Ein Accelerometer misst die Abweichung des Raumschiffs davon, ein Inertialsystem zu sein.

Nichts anzeigt es, wenn das Raumschiff entweder nicht oder komplett gleichmäßig beschleunigt wird, wie es durch ein (nahezu) homogenes Gravitationsfeld geschieht.

Seine Weltlinie (eigentlich seine Weltlinien; beim Raumschiff als ausgedehnter Körper müsste man eher von einem »Weltstrang« mit parallelen Weltlinien oder, was sich lustiger anhört »Weltwurst« sprechen) also eine geodätische Linie darstellt.

Es zeigt eine Eigenbeschleunignung |a_[prop]› an. Natürlich könnte das Raumschiff in einem Gravitationsfeld |g› auch stationär oder von konstanter Geschwindigkeit sein, dann ist halt

(1) |a_[prop]› = –|g›,

und die resultierende Beschleunigung ist 0; dennoch sind die Weltlinien allesamt Nichtgeodäten.

Das Wort »Eigenbeschleunigung« deutet auch darauf hin, dass es im Zweifelsfall um die Beschleunigung des Raumschiffs relativ zu seinem momentanen Ruhesystem (Ruhe-Inertialsystem, das kann im Feld |g› auch ein frei fallendes sein) handelt.

Bewegt sich das Raumschiff nämlich schon sehr schnell (relativ zu einem gewissen Koordinatensystem K₀), so ändert sich die Geschwindigkeit relativ zu K₀ kaum noch, relativ zu seinem momentanen Ruhesystem K_τ hingegen ist alles völlig normal. Der Betrag dieser Eigenbeschleunigung ist

(2) ||a_[prop]›| = dς/dτ,

wobei ς Rapidität heißt und einer Art Winkel entspricht. Bei einer Bewegung in x-Richtung sind die Beziehungen

(3.1) γ = dt/dτ = cosh(ς)
(3.2) γv = dx/dτ = sinh(ς)
(3.3) v = dx/dt = tanhh(ς).

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Im Prinzip kannst du dir das so vorstellen. In der Mitte sitzt ein kleiner Körper mit Masse, der in alle Richtungen federnd aufgehängt ist. Sobald das Raumschiff eine Beschleunigung in irgendeine Richtung erfährt, wird die Masse ausgelenkt und die Auslenkung wird dann als Beschleunigung angezeigt.

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Kommentar von lks72
31.07.2016, 19:04

Das hängt davon ab, wer die Kraft auf die Rakete ausübt. Ist es eine Oberflächenkraft durch die Triebwerke zum Beispiel , dann wird die Feder unter Spannung gesetzt, dann zeigt das Messgerät dies an. Kommt die Beschleunigung durch eine Volumenkraft zustande wie einen entfernten Planeten, dann zeigt das Messgerät keine Beschleunigung an, kann es auch nicht, denn die Federn stehen trotz der Beschleunigung nicht unter mechanischer Spannung.

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Der Name Accelerometer ist streng genommen irreführend, denn es werden keine Beschleunigungen gemessen, sondern mechanische Spannungen in den Federn. Ob die Feder durch eine Beschleuniging oder ein Gravitationsfeld gedehnt wird, lässt sich nämlich nicht unterscheiden. Befindest du dich in freiem Fall, zeigt es nichts an. Stehst du auf dem Boden, zeigt es g an, dies ist die Kraft des Bodens auf den Körper zusammen mit der Gravitationskraft. Bist du im Weltraum und zündest die Raketen, dann zeigt das Aacelerometer genau die Kraft der Abgase auf die Rakete an.

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Ein funktionstüchtiger Beschleunigungsmesser zeigt die Beschleunigung an, was denn sonst? Warum sollte das im Weltraum anders funktionieren als z.B. im buddhistischen Tempel oder auf einem Kreuzfahrtschiff?

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genau das gleiche wie auf der erde. die beschleunigung.

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Kommentar von Gregyyy
31.07.2016, 11:33

Wie kann er Beschleunigung messen wenn es keine Schwerkraft gibt.

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