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Kräfte im Weltraum
 
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Physikinteressierter
Gast





Beitrag Physikinteressierter Verfasst am: 17. Jan 2014 09:51    Titel: Kräfte im Weltraum Antworten mit Zitat

Hallo zusammen!

Ich habe mir letztens den Film Gravity angeschaut und war fasziniert von der realitätsnahen Darstellung eines Aufenthalten im Weltraum.

Doch da kam mir eine für mich unklare Frage auf:

Es gibt ja grundsätzlich zwei Energieformen, die kinetische und potentielle (lasse bewusst die Spannenergie weg). Doch die potentielle Energie mgh hängt ja von einer Gravitationskonstante g ab, was ja im Weltraum fehlt oder gleich 0 ist. Heisst das jetzt, dass es im Weltraum, z.B. durch die Bewegung eines Meteoriten, gar keine Umwandlung von der pot. zur kin. Energie gibt, also dass es eig. nur eine Energieform überhaupt gibt?
Und wie sieht es z.B. mit Energievermindernder Arbeit aus, wie z.B. der Reibungsarbeit, wenn der Meteorit irgendwo vorbeileiten würde. Die Reibungsarbeit hängt ja mit der Normalkraft auch von eine Gravitationskonstante ab. Gibt es demnach gar keine Reibungsarbeit im Weltraum?

Hoffe die Fragen sind nicht zu blöd gestellt. Wäre echt froh, wenn mir jemand die Fragen beantworten könnte=)
Systemdynamiker



Anmeldungsdatum: 22.10.2008
Beiträge: 593
Wohnort: Flurlingen

Beitrag Systemdynamiker Verfasst am: 17. Jan 2014 10:07    Titel: Fehlkonzeptionen Antworten mit Zitat

Gut überlegt! Diese Fragen zeigen doch, wie realitätsfern der Physikunterricht heute an den Schulen ist.
1. Der Weltraum ist kein Kasten, wie Newton noch postuliert hat. Heute sollte man von den Vorstellungen Einsteins ausgehen und postulieren, dass jedes frei fallende System lokal intertial ist. Das bedeutet, dass relativ zu einer frei fallenden Raumstation keine Gravitationsfeldstärke messbar ist, obwohl von der Erde aus gesehen, dort oben ein starkes Gravitationsfeld herrscht. Also Gewichtskraft ist ein extrem relativer Begriff.
2. Man unterscheidet drei Speicherformen der Energie: Gravitationsenergie, kinetische Energie (äussere Energieformen) und innere Energie. Das sind aber reine Buchhaltungsgrössen. Entscheidend ist, wie viel Energie bei einem Prozess umgesetzt wird (z.B. Reibarbeit).
3. Bei der Trockenreibung hängt die Reibkraft von der Normalkraft ab (aber nicht beim Einschlag eines Meteoriten). Die Normalkraft hat aber direkt nichts mit der Gravitation zu tun. Da wird in deutschsprachigen Schulzimmern grössmöglich Schindluderei betrieben.

_________________
Herzliche Grüsse Werner Maurer
veysel1990



Anmeldungsdatum: 02.10.2013
Beiträge: 30

Beitrag veysel1990 Verfasst am: 17. Jan 2014 11:05    Titel: Alias Physikinteressierter Antworten mit Zitat

Zuerst mal vielen Dank für deine Antwort!

Ich dachte mir schon, dass mein Wissen nicht ausreicht, muss aber noch zugeben, dass ich an der Uni bin und zudem Physik-Unterricht geniessen darf=) Studiere aber Biologie (zu meiner Verteidigung Big Laugh )

2. und 3. habe ich soweit verstanden. Doch beim 1. komme ich irgendwie nicht ganz weiter. Das Gewicht m ist ja eigentlich überalls im Universum gleich gross, doch die Gewichtskraft also mg ja nicht. Könnte man jetzt also davon ausgehen, dass es eig immer ein Gravitationsfeld gibt und dadurch g nie wirklich 0 ist? Und wenn ja, wieso ist das so? Hängt das mit der ständingen Anziehung der Massen (z.B. Planeten zusammen)? Zusätzlich würde ja mein Körper auch auf einen Meteoriten eine Anziehung ausüben, trotz meiner geringen Masse (75kg) Oder sehe ich das falsch?

Vielleicht bringe ich hier auch etwas durcheinander, doch in der Schule oder an der Uni haben wir das so leider noch nie betrachtet Lehrer
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15512

Beitrag TomS Verfasst am: 17. Jan 2014 12:40    Titel: Re: Alias Physikinteressierter Antworten mit Zitat

veysel1990 hat Folgendes geschrieben:
Das Gewicht m ist ja eigentlich überall im Universum gleich gross, doch die Gewichtskraft also mg ja nicht.

Die Masse m ist überall gleich groß! Das Gewicht oder die Gewichtskraft mg, so wie sie in einem Schwerefeld gemessen wird, hängt von der Gravitationsfeldstärke ab; d.h. wenn g=0 ist, dann ist auch mg gleich Null. Die Trägheitskraft ma, die ein Astronaut spürt, wenn er eine Masse der Größe m mit Beschleunigung a abbremnsen oder beschleunigen will, die ist jedoch wiederum immer gleich groß. Ein Astronaut kann bei Schwerelosigkeit z.B. eine schwere Lokomotive hochheben, da g=0 und damit mg=0 gilt; aber die für's Hochheben benötigte Kraft F ist gleich der Trägheitskraft ma; und daher kann er doie Lokomotive eben nur sehr sehr langsam beschleunigen.

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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
veysel1990



Anmeldungsdatum: 02.10.2013
Beiträge: 30

Beitrag veysel1990 Verfasst am: 17. Jan 2014 16:41    Titel: Antworten mit Zitat

!
Zitat:
Die Trägheitskraft ma, die ein Astronaut spürt, wenn er eine Masse der Größe m mit Beschleunigung a abbremnsen oder beschleunigen will, die ist jedoch wiederum immer gleich groß.


Heisst das also auch, dass, wenn ich gemein wäre, einen Astronauten einfach mal einen Schubs geben könnte und er sich immer mit derselben Beschleunigung bis ins Unendliche bewegen würde? Zumindest bis er ins Gravitationsfeldes eines anderen Planetens kommt.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15512

Beitrag TomS Verfasst am: 17. Jan 2014 17:08    Titel: Antworten mit Zitat

veysel1990 hat Folgendes geschrieben:
Heisst das also auch, dass, wenn ich gemein wäre, einen Astronauten einfach mal einen Schubs geben könnte und er sich immer mit derselben Beschleunigung bis ins Unendliche bewegen würde?

Mit der selben Geschwindigkeit!

Du gibst ihm einen Schubst, d.h. wendest eine Kraft F auf.

Gemäß F=ma resultiert daraus eine Bescheunigung a=F/m, d.h. eine Geschwndigkeitsänderung dv/dt. Sobald keine Kraft mehr wirkt, also =0, ist auch a=0 und v bleibt wieder konstant.

Es ging mir um etwas anderes: du musst zwischen Schwerkraft und Trägheit unterscheiden. Wenn du auf der Erde einen Stein hochhebst, überwindest du die Schwerkraft. Gleichzeitig beschleunigst du den Stein auf eine bestimmte Geschwindigkeit (mit der du ihn hochhebst). Während du ihn mit konstanter Geschwindigkweit hochhebst ist v=const, also a=0, und du musst keine Trägheitskraft überwinden. Wenn du im Weltraum = in Schwerelosigkeit ein Objekt hochheben willst, dann musst du es zunächst beschleunigen; dabei wirkt die Kraft F=ma (auch in Schwerelosigkeit). Wenn du es dann mit konstanter Geschwindigkeit weiter bewegst, musst du die Schwerkraft F=mg=0 überwinden, denn g=0, da ja Schwerelosigkeit.

D.h. der Körper wirkt nicht mehr "schwer", aber immer noch "träge"

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veysel1990



Anmeldungsdatum: 02.10.2013
Beiträge: 30

Beitrag veysel1990 Verfasst am: 17. Jan 2014 17:54    Titel: Antworten mit Zitat

Ahhhh jetzt hab ichs verstanden Thumbs up! Danke für die nochmalige Erklärung.

Jetzt nochmals zum Verständnis: Wenn ich jetzt mit einer Rakete im Weltraum wäre, könnte ich demnach einmalig meine Rakete anzünden und würde dann mit einer bestimmtem Geschwindigkeit v mich fortbewegen und dadurch sehr viel "Sprit" sparen, was ja auf der Erde so nicht möglich wäre.

Doch hier kommt bei mir eine Unklarheit auf. Auf der Erde kann ich mich ja fortbewegen (zu Fuss oder mit dem Auto etc.), weil der Boden mir Haftung "gibt". Jetzt kommt bei mir die Frage (vielleicht etwas dumme) auf, wie Flugkörper sich im Weltraum fortbewegen, wo ein Vakuum herrscht, also nahezu keine Teilchen vorhanden sind. Geschieht das genauso wie bei unseren Flugkörper mit dem Rückstossprinzip oder gibt es da einiges mehr zu beachten wegen dem Vakuum?
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 4163

Beitrag DrStupid Verfasst am: 17. Jan 2014 18:09    Titel: Antworten mit Zitat

veysel1990 hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich jetzt mit einer Rakete im Weltraum wäre, könnte ich demnach einmalig meine Rakete anzünden und würde dann mit einer bestimmtem Geschwindigkeit v mich fortbewegen und dadurch sehr viel "Sprit" sparen, was ja auf der Erde so nicht möglich wäre.


Wenn die Gravitation mit ins Spiel kommt, dann wird es zwar etwas komplizierter, aber im Prinzip hast Du Recht. Allerdings ist das ein zweischneidiges Schwert. Wegen der fehlenden Reibung braucht man die Raketenmotoren auch zum Bremsen.

veysel1990 hat Folgendes geschrieben:
Jetzt kommt bei mir die Frage (vielleicht etwas dumme) auf, wie Flugkörper sich im Weltraum fortbewegen, wo ein Vakuum herrscht, also nahezu keine Teilchen vorhanden sind. Geschieht das genauso wie bei unseren Flugkörper mit dem Rückstossprinzip


Ja. Alle heute verwendeten Antriebssysteme basieren auf dem Rückstoßprinzip. Es gibt zwar noch andere Möglichkeiten (z.B. Solar- oder Magnetsegel) aber die wurden bisher noch nicht realisiert.
veysel1990



Anmeldungsdatum: 02.10.2013
Beiträge: 30

Beitrag veysel1990 Verfasst am: 17. Jan 2014 21:45    Titel: Antworten mit Zitat

ok, alles klar!

Danke für die Erklärung Thumbs up!
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