Welche Kräfte wirken im Weltall, dass sich ein Körper (zB. die Erde) in seiner Umlaufbahn bleibt?
Neulich hatten mehrere Schüler, inklusive ich, eine disskussion mit dem Physiklehrer da er behauptete die fliehkraft würde nicht dazu beitragen, dass die erde in ihrer umlaufbahn um die sonne bleibt. Er sagte uns es gäbe nur die gravitation. Aber es MUSS eine ausgleichende Kraft wirken oder? selbst das Knternet bestätigt das. Doch der Lehrer blieb hartnäckig und brach die Diskussion abprubt ab...
Wirkt die Fliehkraft nun oder nicht und wenn nicht, welche Kraft ist es dann???
8 Antworten
Steht ja schon alles hier. Aber zusammenfassend:
* es wirkt nur die Gravitationskraft
* Zentrifugalkraft ist eine Scheinkraft und existiert nur in beschleunigten Bezugssystemen. Die "wahre" Kraft ist die Zentripetalkraft und das ist hier die Gravitation.
* Durch die Trägheit der Masse entstehen Kreisbewegungen etc. Die Trägheitskraft ist aber wiederum eine reine Scheinkraft.
Rechne das Ganze einfach im Inertialsystem: Sonne als Mittelpunkt. Dann entfallen alle Scheinkräfte und die Gravitation bleibt als einziges übrig.
Was heisst sinnlos? Die Wahl eines geeigneten Bezugssystems erleichtert einem doch das Leben. Und wir reden hier von klassischer Mechanik auf Mittelstufenniveau.
Stell dir vor, du würdest mit Pfeil und Bogen einen Pfeil mit unglaublicher Geschwindigkeit geradeaus schießen. Hättest, wie im Weltall keinen Luftwiderstand, gäbe es nichts, was ihn bremst und er würde seine Geschwindigkeit unverändert beibehalten.
Allerdings würde die Erdanziehungskraft ihn langsam aber sicher zu Boden ziehen. Wenn der Pfeil nun allerdings schnell genug ist, kommt irgendwann die Erdkrümmung ins Spiel. Ohne Gravitation würde der Pfeil geradeaus ins All hinaus fliegen, aber wenn ihn die Erde im selben Maße anzieht, reicht es gerade so aus, um seinen Abstand zum Boden zu halten.
Der Pfeil fällt also, während sich die Erde unter ihm wegdreht. Auf diese Weise kann er im Grunde endlos weiter fliegen.
Ein interessantes Detail am Rande ist, dass fallende Objekte sich verhalten, als wäre sie in der Schwerelosigkeit. Der Grund warum man in einer Raumstation schwerelos ist, ist nicht der, dass es da oben keine Erdanziehungskraft mehr gibt. Ganz im Gegenteil. Würdest du einen so hohen Turm bauen, könntest du dort oben mit fast unverändertem Gewicht entlang laufen. Der Grund, warum du schwerelos bist, ist einfach der freie Fall.
Interessant, oder?
seit 1916 und Einsteins allgemeiner RT ist klar, dass der Unterschied zwischen wahren und scheinbaren Kräften sinnlos ist, zumindest zwischen allen feldinduzierten Kräften. Die Äquivalenz von schwerer und träger Masse beschreibt genau das, nämlich dass sich ein Gravitationsfeld lokal nicht von einem Trägheitsfeld unterscheiden lässt, weil man beide durch Bezugssystemwechsel wegrransformieren kann. Richtig ist hingegen , dass man je nach Situation das Bezugssystem wählt, indem die Rechnung einfach wird, eine physikalische Notwendigkeit gibt es nicht. Die einzigen wahren Kräfte , wenn man so will, sind Oberflächenkräfte, welche die Körper unter mechanische Spannung setzen, hier ändert sich der Spannungstensor nicht, wenn man das Bezugssystem wechselt.