Wer kann mir helfen wenn es um die folgende Frage geht?

9 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Hallo arbutus! :)

Weil die Gravitation gemäß des newtonschen Gravitationsgesetzes: K = GMm / r² immer mit dem Quadrat des Abstandes abfällt. Die Schwerkraft wird mit abnehmender Entfernung zweier Massen proportional dazu schwächer. Wenn man es so will, ist die Gravitation also unendlich, hört also nie auf!

Die Tatsache, dass Astronauten trotzdem schwerelos in Raumstationen sind, ist die Tatsache, dass ein Gleichgewicht aus drei Parametern besteht. Der Bahngeschwindigkeit v der Raumstation, der Masse der Erde M und dem Abstand Erde - Raumstation r. Die daraus abzuleitende sogenannte erste kosmische Geschwindigkeit ist ein fundamentaler Grundsatz der Himmelsmechanik. Es gilt:

v² = GM / r

Aufgrund der eigenen Bewegung der Raumstation um die Erde herum, entsteht eine nach außen gerichtete Zentrifugalkraft. Diese gleicht sich mit der Gravitation beider Körper so exakt aus, dass den Satelliten und Raumstationen praktisch ein unendlich langer freier Fall wiederfährt. Mit einem Gleichgewicht von Kräften hat das eigentlich nichts zu tun. Entscheidend sind die drei Parameter v, M und r.

LG Pflanzengott! :)

Diese gleicht sich mit der Gravitation beider Körper so exakt aus, dass den Satelliten und Raumstationen praktisch ein unendlich langer freier Fall wiederfährt. Mit einem Gleichgewicht von Kräften hat das eigentlich nichts zu tun.

Hier scheinst du dir selbst zu widersprechen. Liegt wohl daran, dass die Zentrifugalkraft eine Scheinkraft ist, Achtung Wortwitz. Wie ich schon zur Antwort von KarlSanders und derastronom schrieb, kommt der Effekt nicht durch die Rotationsbewegung/Zentrifugalkraft zustande, er würde genauso in einem freien Fall eintreten, wo keine Zentrifugalkraft auftritt.

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@PhotonX

Und das ganze musst du mir jetzt noch mathematisch begründen weil ich dir sonst nur schwer glaube!

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@pflanzengott

einfach deshalb, weil die gravitationsbeschleunigung (nicht die kraft) von der masse des beschleunigten körpers unabhängig ist. du bist auch im raumschiff auf einer z.B. marsmission schwerelos (vorrausgesetzt das schiff schaltet in dem moment keine triebwerke ein), ganz ohne irgendeine zentrifugalkraft.

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@Reggid

...kommt der Effekt nicht durch die Rotationsbewegung/Zentrifugalkraft zustande, er würde genauso in einem freien Fall eintreten, wo keine Zentrifugalkraft auftritt.

Von was für einem Effekt sprichst du denn hier? Ich habe gehört, dass das Schweben der Astronauten in Raumstationen auf das Kräftegleichgewicht Gravitation / Fliehkraft zurückzuführen ist. Das sagen mir auch alle Internetseiten so! Mich verwirrt aber, warum dieser "Effekt" der Schwerelosigkeit auch dann in Kraft treten würde, wenn es nur um einen freien Fall geht! Welche Kraft ist es denn dann die die Gravitation ausgleicht?

LG Pflanzengott! ;)

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@pflanzengott

Ich habe gehört, dass das Schweben der Astronauten in Raumstationen auf das Kräftegleichgewicht Gravitation / Fliehkraft zurückzuführen ist. Das sagen mir auch alle Internetseiten so!

Wenn ich nicht total auf dem Holzweg bin, ist das falsch. Schwerelosigkeit ist, wenn es keine Kraft gibt, die mich auf den Boden drückt. Dafür reicht, dass der Boden und ich die gleiche Beschleunigung erfahren, sie muss nicht auch noch jeweils Null sein.

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@PhotonX

Hier scheinst du dir selbst zu widersprechen.

Kommt darauf an, wie man ihn versteht. Würden Massen die Raumzeit nicht krümmen, würde man eben wegen der Trägheit einfach an der Erde vorbei sausen. Mit einem Strick an der Erde befestigt wäre es wie ein Karussell. Gravitation wirkt aber eben dieser scheinbaren Fliehkraft entgegen, indem sie die Raumzeit beeinflußt, so daß man sich gefühlt auf einer Geraden um die Erde befindet.

Natürlich würden Laien nicht auf die Raumzeitkrümmung als "Gegenkraft" schließen und hätte eben noch von pflanzegott erläutert werden sollen.

Gruß Abahatchi

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@Abahatchi

Für diese Frage reicht die newtonsche Gravitation vollkommen. Ich bin mal so frei, eine PM zu diesem Thema, die ich gestern verschickt habe, hier zu posten:

Ein Körper auf einer Kreisbahn ist nicht im Kräftegleichgewicht. Auf einen solchen Körper wirkt genau eine Kraft, die Kraft zum Zentrum, die ihn von der Geraden auf die Kreisbahn biegt. Diese Kraft kann die Gravitation sein oder die elektrische Anziehung oder eine von einer Metallstange vermittelte Kraft, usw. Eine solche Kraft heißt Zentripetalkraft und sie wirkt Richtung Zentrum. In unserem Fall ist die Zentripetalkraft die Gravitation. Aber das heißt nicht, dass es zwei Kräfte gibt, Zentripetalkraft und Gravitationskraft, die zusammen in einem Kräftegleichgewicht sind. Die Gravitationskraft IST die Zentripetalkraft, es ist nur ein anderer Name der gleichen Kraft.

Deshalb ist die Annahme, Schwerelosigkeit sei dann gegeben, wenn ein Körper im Kräftegleichgewicht ist, nicht haltbar. Ich hab auch erst lange versucht herauszufinden, wie man auf einer Kreisbahn ein Kräftegleichgewicht basteln kann, und irgendwann festgestellt: Es geht nicht. Also kann das Kräftegleichgewicht nicht die definierende Eigenschaft der Schwerelosigkeit sein. Also muss die definierende Eigenschaft der Schwerelosigkeit eine andere sein.

Die definierende Eigenschaft der Schwerelosigkeit ist imho: Wir haben irgendeinen "Behälter" mit irgendwelchen Gegenständen drin (ein Raumschiff mit Astronauten zum Beispiel). Wenn es keine Kraft gibt, die die Gegenstände an irgendeine Wand des Behälters drückt, dann sind diese Gegenstände schwerelos. Wann kann das aber eintreten? Genau dann, wenn der Behälter und die Gegenstände gleich stark beschleunigt werden. Schauen wir anhand von ein paar Beispielen, ob die Definition zu unserer intuitiven Vorstellung von Schwerelosigkeit passt:

  1. Das Raumschiff steht auf der Erde. Das Raumschiff ist im Kräftegleichgewicht (Gravitation und Gegenkraft des Kosmodrombodens heben sich auf), der Astronaut spürt nur die Gravitation. Dadurch wird er in seinen Sessel gedrückt und es gibt keine Schwerelosigkeit. Also: Raumschiff und Astronaut sind nicht gleichbeschleunigt => keine Schwerelosigkeit. Passt.
  2. Das Raumschiff steigt auf. Das Raumschiff spürt die Gravitation und die Kraft seiner Triebwerke, der Astronaut spürt nur die Gravitation, also gleiches Spielchen wie oben.
  3. Das Raumschiff stürzt antriebslos auf die Oberfläche eines Planeten ohne Atmosphäre. Sowohl das Schiff als auch der Astronaut spüren nur die Gravitation. Also: Die beiden sind gleichbeschleunigt => Schwerelosigkeit. Passt auch.
  4. Das Raumschiff ist im Orbit. Wieder spüren sowohl das Schiff als auch der Astronaut nur die Gravitation, sind dadurch gleichbeschleunigt und schwerelos.

In allen Beispielen passt die Definition auf unsere intuitive Vorstellung.

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@PhotonX

Der Text war aber lang. Ich sage immer:

Die ISS fällt einfach um die Erde herum.

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Wenn du vom Dach eines Hochhauses runterfällst, bist du auch schwerelos, obwohl die Gravitation auf dich wirkt. "Schwerelos" heißt nicht, dass du im Kräftegleichgewicht bist, sondern dass es keinen "Boden" gibt, der der Gewichtskraft entgegenwirkt. Das ist beim Sprung aus dem Hochhaus der Fall aber auch bei einem Astronauten, denn auf der Umlaufbahn wirken Gravitations- und Zentrifugalkräfte gleichermaßen auf den Astronauten wie auf sein Schiff, also gibt es keine Kraft, die den Astronauten auf den Boden seines Raumschiffs pressen würde. Das gilt natürlich nur, solange das Schiff seinen Antrieb aus hat. Ist der Antrieb an, dann gibt es eine Kraft, die aufs Schiff wirkt aber nicht auf den Astronauten - also wird letzterer gegen den Boden des Schiffs gedrückt und die Schwerelosigkeit ist dahin.

Weil z.B 100000 km (übertrieben) von der Erde entfernt diese Erdanziehnungskraft nicht mehr vorhanden ist. Selbes Prinzip wie bei einem Magneten. Ein kleiner Magnet zieht die Nadel bei 'nem Km Entfernung ebenfalls nicht mehr an.

Die Raumfähre befindet sich im Orbit. Überleg mal, warum sie da bleibt ;)

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@Zagdil

Weil es ab einem bestimmten Punkt keine Erdanziehungskraft mehr gibt.

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@KarlSanders

Es ging in der Frage ebenfalls darum das die Erdanziehungskraft seiner Meinung nach nicht gleich null ist. Dann hab ich gesagt, dass es nach einer bestimmten Entfernung eben keine mehr da ist sie also null ist.

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@Ownwayy

Das ist ebenfalls falsch. Die Gravitationskraft wirkt über unendliche weite Strecke. Unsere Erde zieht auch einen Planeten am anderen Ende der Milchstraße noch an - mit einem extrem kleinen Betrag, ja. Aber die Anziehungskraft wird nirgendwo gleich null.

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@Ownwayy

Ob es für dich null ist oder nicht interessiert die Physik herzlich wenig ;-)

Des Weiteren ist in der Entfernung, in der eine Raumfähre um die Erde kreist, die Anziehungskraft noch sehr deutlich spürbar.

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@KarlSanders

Das ist ebenfalls falsch. Die Gravitationskraft wirkt über unendliche weite Strecke.

An dieser Stellen möchte ich Dir widersprechen. Dir ist doch sicher bekannt, daß unser Universum nicht nur einen sichtbaren Bereich hat, sondern auch einen Ereignishorizont. Der ist wie Dir bekannt sein dürfte von der Stärke der Raumexpansion abhängig. Da es diesen Ereignishorizont gibt, würde ich nun gerne von Dir wissen, wie da Gravitation unendlich weite Strecken wirken kann, vor allem wenn sich immer mehr durch Messungen abzeichnet, daß die Wirkung der Gravitation sich nur mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten kann?

Gruß Abahatchi

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@Ownwayy

Weil es ab einem bestimmten Punkt keine Erdanziehungskraft mehr gibt.

Komisch, der Mond ist doch viel weiter von der Erde weg, warum kreist der denn dann noch um die Erde?

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in 100000km Entfernung ist die Anziehung noch erheblich, was man am Beispiel des Mondes erkennt, der sich in fast 400000 km Entfernung befindet und dank der Erdanziehung einmal im Monat die Erde umkreist.

Die Raumstation ISS fliegt in 350km Höhe und umkreist die Erde in knapp 2 Stunden. Dort ist also die Anziehungskraft noch erheblich grösser als in der Mondbahn. Trotzdem sind die Bewohner schwerelos, weil die ISS im Kreis um die Erde fliegt und mit der dabei entstehenden Fliehkraft die Erdanziehung genau ausgleicht.

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