"Fehler" im Energieerhaltungssatz?
Man weiß ja, dass Energie weder vernichtet noch erzeugt werden kann, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden kann.
Allerdings bin ich gerade etwas verwirrt über einen vermeintlichen "Fehler". Ich bin mir aber ziemlich sicher, dass ich es einfach nicht richtig verstehe, weshalb ich hier frage.
Gravitative Slingshots können dazu verwendet werden, um z.B. Sonden zu beschleunigen. Dabei wird zwar die Richtung leicht geändert (außer die Sonde umrundet den Planeten exakt 1 mal), die Sonde wird dabei schneller. Woher kommt diese zusätzliche kinetische Energie? Man könnte vermuten, dass sie von der "Gravitationsenergie" (gibt es das überhaupt) des Planeten kommt. Aber wie soll das gehen? Seine Masse bleibt ja gleich.
6 Antworten
Hallo Fraser174,
nein, Swing-by-Manöver wiedersprechen dem Energieerhaltungssatz nicht.
Die Beschleunigung kommt letztlich aus dem Drehimpuls des Planeten, den die Sonde umrundet hat. Der Verlust ist für den Planeten derart minimal, dass man Millionen Sonden beschleunigen könnte, bevor man auch nur annähernd in messbare Bereiche käme... aber da kommt die Energie her.
Hier auf S. 30 ist das genauer erklärt:
https://www.isb.bayern.de/download/14792/astrophysik.pdf
Grüße
Kein Problem !
Du darfst hier wieder und wieder sprechen, denn wir schätzen Deine Beiträge !
Wenn Du wüsstest, was ich von Homöopathen, Astrologen und Kreationisten so alles höre, wenn ich wieder widerspreche... =D
Die zusätzliche kinetische Energie der Sonde kommt dabei von der kinetischen Energie des Planeten.
D.h. der Planet wird durch das Sling-by ein wenig langsamer. Nun ist es aber so, dass die Masse des Planeten um ein Vielfaches größer ist (im Vergleich zur Sonde, die das Manöver ausführt). Die Energiedifferenz ist also bezogen auf die kinetische Energie des Planeten so gering, dass die Planetenbewegung dadurch nur vernachlässigbar gering beeinflusst wird.
Vorab ein Wiki-Auszug:
"Der englische Begriff Swing-by – auch Slingshot, Gravity-Assist (GA), Schwerkraftumlenkung oder Vorbeischwungmanöver genannt – bezeichnet eine Methode der Raumfahrt, bei der ein relativ leichter Raumflugkörper (etwa eine Raumsonde) dicht an einem sehr viel größeren Körper (etwa einem Planeten) vorbeifliegt."
Wo soll da eine "zusätzliche Energie" auftauchen, wenn potentielle Energie ("Gravitationsenergie") in kinetische Energie gewandelt wird? Wenn Du einen Ball fallen lässt, dann wird aufgrund von dessen Lage im Gravitationsfeld seine Lageenergie in kinetische Energie gewandelt. Wenn der Ball wieder hoch springt, kehrt sich der Vorgang um.
Stelle Dir vor, Du rollst mit einem Fahrrad antriebslos in ein Tal hinunter und mit dem Schwung auf der anderen Seite wieder einen Berg hoch. Bei Vernachlässigung der Reibung wird dabei Energie weder zugeführt noch abgezweigt. Das ist ein "Vorbeischwungmanöver". In der Talsohle warst Du vorübergehend näher am Erdmittelpunkt, wie ein vorbei schwingendes Raumschiff.
es geht etwas kinetische Energie vom Planeten auf die Sonde über. Das ist für den Planeten kein nennenswerter Verlust, für die Sonde aber ein großer Gewinn. Das Gravitationsfeld ist nur eine vorübergehende Kopplung.
Die Energie wird dem Planeten entnommen. Er ist nachher langsamer, aber das ist so minimal, dass es nicht messbar ist.
widersprechen, nicht wiedersprechen.... Seufz, ich werde alt....