Bumerang im Weltall?
Heute kam unser Physiklehrer mit dieser Weißheit: "Ohne die Reibungskraft würde ein angestoßenes Spielzeugauto für immer fahren, bis es irgendwo anstößt." Ich denk mir, noch halb schlafend: "warum funktioniert es dann nicht in der Luft?" okay, logisch, wegen dem Luftwiederstand. Aber dann kam mir diese Idee, die nicht mal unser schlauer Lehrer beantworten konnte: Was wäre, wenn man einen Bumerang im Weltall schießen würde? Er hätte (da er fliegt) keine Reibungskraft, aber würde er (mangels Luft) unendlich fliegen?
Ist vielleicht eine mega dumme Frage, aber Kinder lernen durch fragen. Also danke an alle, die hier Lehrer spielen 😉
9 Antworten
Ja, wenn du ihn einmal anstößt, fliegt er mit konstanter Geschwindigkeit immer weiter durch das Weltall. Und das immer in die gleiche Richtung (die, in die du ihn anschubst), denn die Luft, die ihn sonst aufgrund seiner Form umlenken könnte, fehlt.
Die Reise endet, wenn der Bumerang gegen ein Objekt fliegt, was sich in seinem Weg befindet. Das könnten zum Beispiel Sonnen, Planeten oder auch Asteroiden sein. Auch ein schwarzes Loch könnte deinen Bumerang irgendwann verschlucken. Es gibt so viele Möglichkeiten…
Aber es ist sehr unwahrscheinlich, dass er ewig und unbeschadet weitergleitet, denn irgendwo kommt sicher mal ein Hindernis. Gäbe es keine Hindernisse, könntest du den Bumerang gar nicht ins Weltall schießen, denn die Erde (und alles, was sich darauf befindet) wäre auch ein solches Hindernis.
Beim Bumerang wird durch dessen Rotation und spezielle Form ein dynamischer Auftrieb erzeugt. D.h. Luft umströmt ihn, es bilden sich über und unter seiner Fläche verschiedene Drücke aus und er erfährt eine nach oben gerichtete Kraft, welche die Schwerkraft anteilig kompensiert. Diese Rotation wird durch Luftreibung aber immer geringer und dadurch sinkt ein Bumerang mit der Zeit ab.
Im Weltall gibt es aber fast keine Medien wie Luft. Der Raum ist nicht komplett leer, aber die Teilchendichte ist sehr gering. D.h. der Bumerang würde fortlaufend um seine eigene Achse rotieren, sich aber gleichzeitig mit gleichbleibender Geschwindigkeit in eine Richtung bewegen. Theoretisch, ohne weitere Einflüsse, würde er für immer in dieser Bewegung verharren, praktisch ist "für immer" ein starkes Wort und niemand kann sagen, ob er nicht irgendwann in ein Schwerefeld gerät, mit etwas kollidiert oder z. B. je nach Material durch Strahlung zerstört wird.
Ich finde es übrigens bedenklich, dass jemand Physik unterrichtet, aber auf diese Frage keine einigermaßen souveräne Antwort parat hat.
Ich wandele das Eingangszitat mal etwas ab für die Antwort:
Ohne die Reibungskraft würde ein in den Weltraum geschossener Boomerang für immer geradeaus fliegen/schweben, bis er irgendwo anstößt.
Er hätte (da er fliegt) keine Reibungskraft, aber würde er (mangels Luft) unendlich fliegen?
Nein, er hätte keine Reibungskraft, wiel er fliegt. Er hätte keien Reibungskraft, weil er sich im Vakuum des Weltraumes befindet und fliegt desehalb solange, bis er auf etwas trifft, was seinen Flug stoppt.
Falle sdarum geht, dass ein Boomerang ja eigentlich immer zurück kommt: Das leift an seiner Form, die bei richtiger Wurftechnik die Luftreibung so wirken lässt, dass er eine Kreisbahn einschlägt. Im Weltraum wird der Bommernag einfahc um sich selbst rotieren und geradeaus fliegen.
Der fliegt solange, bis die Umlaufbahn eines anderen Körpers, die seine beeinflußt.
Exakt so und nicht anders. Der Herr Newton sagte "Ein kräftefreier Körper bleibt in Ruhe oder bewegt sich geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit.". Es gibt keine Luft, die eine Kraft auf den Bumerang einwirken lassen könnte, andere Himmelskörper ignorieren wir mal.
Ein Bumerang hat eine flache und eine gewölbte Seite, dadurch ergibt sich der sogenannte Tragflächeneffekt. Die über die gewölbte Fläche streichende Luft benötigt eine größere Geschwindigkeit, als die an der flachen Seite strömende Luft. durch die Wurfbewegung wird dadurch eine Druckdifferenz erzeugt, die den Bumerang in Richtung der gewölbten Fläche zieht. Durch diesen Effekt kommt die kreisförmige Flugbahn zustande.
Ein Bumerang benötigt ein Medium, um zu fliegen. Der durch die Flügel bei der Drehung erzeugte Auftrieb lässt den Bumerang fliegen. Wie immer, muss dafür der Auftrieb höher als die Erdschwere des Bumerangs sein.
"Im Weltall" gibt es keine Luft, der Bumerang verliert dadurch seine grundlegende Eigenschaft. Er ist dann nur noch ein Gegenstand, ob nun Spielzeugauto oder Bumerang, der ewig weiter in eine Richtung fliegt.
Also fliegt er nicht zurück?