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burri
Anmeldungsdatum: 30.09.2011
Beiträge: 159
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 burri Verfasst am: 04. Jan 2022 09:15 Titel: Rotierende Raumstation als Antrieb |
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eine rotierende ringförmige Raumstation mit 1g künstlicher Schwerkraft hat am Boden rundum ein geschlossenes Wasserbecken.
Bei einer gedachten im Weltraum stationären Linie mitten durch die Raumstation, würde doch wenn ein Schwimmer immer nur auf einer Seite der gedachten Linie in das Wasser geht, und auf der anderen Seite der gedachten Linie das Wasser wieder verlässt, eine Seite doch kontinuierlich eine höhere Masse haben?
Wo ist der Ausgleich für die höhere Masse auf einer Seite? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18083
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| TomS Verfasst am: 04. Jan 2022 10:12 Titel: |
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Der Schwimmer verdrängt Wasser. Da er (fast exakt) die selbe spezifische Masse hat wie das Wasser, liegt eine entlang des Umfangs eine (fast) homogene Massenverteilung im Becken vor. Wenn der Schwimmer das Wasser verlässt, führt das an dieser Stelle zu einer Inhomogenität der gesamten Massenverteilung.
Dazu brauchst du aber keinen Schwimmer. Ein Kran, der Wasser in einem Behälter aus dem Becken hochhebt, erfüllt den selben Zweck.
Wo ist nun dein Problem?
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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. |
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burri
Anmeldungsdatum: 30.09.2011
Beiträge: 159
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| burri Verfasst am: 04. Jan 2022 11:18 Titel: |
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ok ..
aber das Wasser gleicht die Inhomogenität sofort wieder aus, während bei entsprechendem Durchmesser der Raumstation die eintauchende Masse wesentlich längere Zeit unter Wasser und somit quasi schwerelos ist? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18083
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| TomS Verfasst am: 04. Jan 2022 11:44 Titel: |
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Wieso soll die eingetauchte Masse schwerelos sein?
Schwerkraft und Auftriebskraft gleichen sich aus, d.h. sind in Summe Null. Aber die Schwerkraft alleine ist nicht Null.
Außerdem ist es heikel, hier von „Schwerkraft“ zu sprechen. Im Kontext der Newtonschen Theorie handelt es sich um eine Kraft aufgrund der Beschleunigung.
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burri
Anmeldungsdatum: 30.09.2011
Beiträge: 159
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| burri Verfasst am: 04. Jan 2022 13:55 Titel: |
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mir ist noch nicht ganz klar, wie die relativ lange Tauchzeit (Masse unter Wasser) von der Wasserverdrängung ausgeglichen wird.
Die Wasserverdrängung findet doch in einer relativ kurzen Zeitspanne gegenüber der Tauchzeit statt. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18083
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| TomS Verfasst am: 04. Jan 2022 14:16 Titel: |
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Ja. Das Wasser steigt natürlich sehr schnell.
Ich verstehe immer noch nicht dein eigentliches Problem.
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burri
Anmeldungsdatum: 30.09.2011
Beiträge: 159
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| burri Verfasst am: 04. Jan 2022 15:44 Titel: |
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mein eigentliches Problem ist es eine plausible Erklärung für eine Nichtfunktion als Zentrifugalantrieb.
Das ein Zentrifugalantrieb nicht funktionieren kann, darüber bin ich mir bewusst. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18083
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| TomS Verfasst am: 04. Jan 2022 16:04 Titel: |
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Wo ist da das Problem? Der Schwimmer schwimmt in die eine Richtung, das Wasser fließt durch den Rückstoß in die andere. Insgesamt ist der Drehimpuls erhalten.
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burri
Anmeldungsdatum: 30.09.2011
Beiträge: 159
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| burri Verfasst am: 04. Jan 2022 16:16 Titel: |
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ich muss die Raumstation genauer beschreiben:
der Schwimmer schwimmt nicht, sondern er taucht nur ins Wasser ein.
Nach einer halben Drehung der rotierenden Raumstation steigt der Schwimmer aus dem Wasser, und nach einer halben Rotation geht er wieder ins Wasser.
Räumlich stationär gesehen ist der Schwimmer also in einer Hälfte der Raumstation immer im Wasser, und in der anderen Hälfte immer außerhalb des Wassers.
Also kann das Gewicht des Schwimmers nur auf der einen Seite der Raumstation wirken, nämlich auf der Seite wo er sich außerhalb des Wassers ist,
Da auf dieser Seite aufgrund der höheren Masse höhere Fliehkräfte resultieren als auf der anderen Seite, sollte sich die Raumstation in Richtung der Seite mit dem Schwimmer, der außerhalb des Wassers ist, hin bewegen.
Ich hoffe das war verständlich ausgedrückt, wenn auch nicht physikalisch korrekt |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 04. Jan 2022 16:48 Titel: |
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| burri hat Folgendes geschrieben: | | Also kann das Gewicht des Schwimmers nur auf der einen Seite der Raumstation wirken, nämlich auf der Seite wo er sich außerhalb des Wassers ist |
Warum soll es auf der anderen Seite nicht wirken? Die Masse des Schwimmers ist doch immer noch da. Tatschlich führt sie wegen der größeren Entfernung zum Rotationszentrum sogar zu einer stärkeren Zentrifugalkraft. Das wird aber dadurch ausgeglichen, dass sich der Rest der Station in die andere Richtung verschiebt, wenn der Schwimmer ins Wasser steigt. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18083
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| TomS Verfasst am: 04. Jan 2022 18:21 Titel: |
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Wenn der Schwimmer in eine Richtung aus dem Wasser steigt, wird sich die Raumstation tatsächlich um eine kleine Strecke in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Der Gesamtimpuls und damit der Schwerpunkt des Gesamtsystems „Station + Schwimmer“ bleiben dabei erhalten.
Außerdem ändert sich bei erhaltenem Gesamtdrehimpuls das Trägheitsmoment und damit die Winkelgeschwindigkeit.
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curious
Gast
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| curious Verfasst am: 04. Jan 2022 21:36 Titel: |
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| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | burri hat Folgendes geschrieben: | | Also kann das Gewicht des Schwimmers nur auf der einen Seite der Raumstation wirken, nämlich auf der Seite wo er sich außerhalb des Wassers ist |
Warum soll es auf der anderen Seite nicht wirken? Die Masse des Schwimmers ist doch immer noch da. |
ich meine, es geht um Folgendes (burri möge mich korrigieren):
wenn der Schwimmer die gleiche Dichte wie das Wasser hat, dann ist die Masse
Schwimmer + Wasser, solange er vollständig eingetaucht ist, gleichmäßig um die
ganze Raumstation verteilt.
Wenn er am Beckenrand steht, dann ist dort mehr Masse, als an anderen Orten des Umfangs.
Wenn der Schwimmer es nun so timed, dass er eine halbe Umdrehung untergetaucht ist, und eine halbe Umdrehung am Rand steht, dann wechselt die Masseverteilung so, dass, von außen gesehen, immer für eine halbe Umdrehung in die gleiche Raumrichtung mehr Masse vorhanden ist.
Daraus schließt burri auf dieser Seite in diese Richtung auf eine größere Zentrifugalkraft, als auf der Gegegenseite und daraus auf eine Nettokraft auf die Raumstation, die diese in die Richtung beschleunigt, in der der Schwimmer immer aufgetaucht ist.
Allerdings ist ja die Zentrifugalkraft eine "Scheinkraft", die von außen aus einem Inertialsystem gesehen, gar nicht auftritt und eine Änderung der Masseverteilung hin zu einer Asymmetrie würde IMO auch zu einer einer Änderung der Drehachse führen.
Du kannst das wahrscheinlich genauer darlegen... |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18083
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| TomS Verfasst am: 04. Jan 2022 22:16 Titel: |
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Ja.
Neben dem geringfügigen Versetzen der Raumstation und dem Pirouetteneffekt resultiert außerdem eine leichte Verschiebung der Drehachse.
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 04. Jan 2022 22:20 Titel: |
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| curious hat Folgendes geschrieben: | wenn der Schwimmer die gleiche Dichte wie das Wasser hat, dann ist die Masse Schwimmer + Wasser, solange er vollständig eingetaucht ist, gleichmäßig um die ganze Raumstation verteilt.
Wenn er am Beckenrand steht, dann ist dort mehr Masse, als an anderen Orten des Umfangs. |
Du vergisst immer noch die Verschiebung der Station. Wenn der Wasserspiegel nach dem Eintauchen kreisförmig um das Rotationszentrum verläuft, dann kann das vorher nicht der Fall gewesen sein, weil sich die Station mitsamt dem becken beim Eintauchen des Schwimmers in die entgegengesetzte Richtung verschiebt. Die Rotation war also vorher exzentrisch, was zu unterschiedlichen Zentrifugalkräften und damit zu unterschiedlichen Wasserständen rund um die Station führt. Diese exzentrische Masseverteilung des Wassers gleicht die Unwucht des am Beckenrand stehenden Schwimmers aus.
Die Station rotiert in jedem Fall um ihren Masseschwerpunkt und der behält seinen Bewegungszustand ohne äußere Kräfte bei. |
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burri
Anmeldungsdatum: 30.09.2011
Beiträge: 159
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| burri Verfasst am: 05. Jan 2022 06:26 Titel: |
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"Die Rotation war also vorher exzentrisch, was zu unterschiedlichen Zentrifugalkräften und damit zu unterschiedlichen Wasserständen rund um die Station führt."
Danke, diese Tatsache war mir vorher nicht bewusst. |
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