Unterschied ISS und freier Fall?
In der ISS wirkt auf die Raumstation die Gewichtskraft. Daneben wirkt auf jeden Körper aufgrund der Kreisbewegung um die Erde eine gleich große, entgegengesetzt gerichtete Kraft, die als Fliehkraft oder Zentrifugalkraft bezeichnet wird. Die Summe aus diesen beiden Kräften ist null. Damit ist die Gesamtkraft auf jeden Körper in der Raumstation selbst null. Die Körper sind schwerelos oder gewichtslos. Sie schweben in der Raumstation. Soweit so gut dass habe ich verstanden.
Nun befinde ich mich ganz ganz weit im Weltall fernab von allen Massen und es wirkt keine Gravitation. Auch hier bin ich schwerelos. Für den Menschen ist es sicherlich das selbe Gefühl in der ISS zu sein oder fernab im Weltraum ohne Gravitation.
Nun der freie Fall. Hier verstehe ich es nicht. Wenn ich im Vakuum im freien Fall waere, so wirkt doch die Gravitation der Erde die mich nach unten beschleunigt. Ich habe eine Masse von bsp. 70 kg und werde beschleunigt zur Erde. Aus F=m*a zieht mich doch eine Kraft nach unten. Die Summe der Kräfte ist dann nicht 0.
Nun meine drei Fragen:
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Wieso bin ich dann im freien Fall auch schwerelos, die Summe der Kräfte ist ja nicht Null?
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In der ISS schwebe ich im Raumschiff, aber im freien Fall schwebe ich ja nicht?
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ist es ein Unterschied im Gefühl des Menschen (bsp. sein Magen) wenn er sich im freien Fall befindet oder in der ISS ?
9 Antworten
die ISS ist im freien fall um die erde.
die summe der kraefte die auf dich wirkt ist auch in der ISS nicht 0. sonst wuerdest du naemlich nicht mir ihr um die erde kreisen, sondern dich gerade aus ins weltall verabschieden (koerper auf die keine kraefte wirken bewegen sich naemlich geradlinig).
die zentrifugalkraft ist eine sog. "scheinkraft", die eingefuehrt wird wenn man etwas von einem beschl. bezugssystem heraus betrachtet.
waehrend du mit der ISS im die erde kreist wirkt genau eine kraft auf dich: die gravitationsanziehung der erde.
ja klar, das ist ja genau der punkt, dass man in einem nicht-inertialsystem dann traegheitskraefte hat, welche die gravitationskraft aufheben.
nur denke ich dass das konzept der traegheitskraft die meisten leute nur noch mehr verwirrt, und es viel sinnvoller ist alles aus einem inertialsystem zu betrachten. (sieht man ja an der fragestellung).
beschleunigte bezugssysteme zu verwenden ist natuerlich immer moeglich (wenn man sie eben richtig anwendet), nur ist das denke ich kein sehr praktikabler ansatz fuer anfaenger.
Hallo algarius
Die ISS befindet sich, wenn man es richtig betrachtet, im "freien Fall". Lokal betrachtet wirken auf sie keine Kräfte ein (außer einer winzig kleinen Abbremsung durch die wenigen Moleküle der irdischen Atmosphäre in dieser Höhe und einem ebenfalls sehr kleinen Strahlungsdruck z.B. durch die auftreffende Sonnenstrahlung).
Von ferne betrachtet, bewegt sich die ISS zwar auf einer elliptischen Bahn um die Erde herum - da kann man dann von "Gravitationskraft der Erde" sprechen, um (von einem gewissen Koordinatensystem aus betrachtet) die gekrümmte Bahn zu erklären. Trotzdem sind die Leute in der ISS in einer (lokal) praktisch gravitationsfreien Umgebung, ganz gleich wie jemand, der in einer Kapsel eingeschlossen ist, die z.B. gerade dabei ist, durch das (quasi-) Vakuum auf die Erde oder einen anderen Himmelskörper zu stürzen oder irgendwo im Nirgendwo antriebslos durch das Weltal zu driften.
Vergiß wieder, was Du bezüglich des Schwebens und der Zentrifugalkraft in der ISS verstanden hast. Es ist ein Märchen. Zentrifugalkraft hat in diesem Zusammenhang nichts zu suchen.
Weder die Raumstation selbst noch irgendeiner der Körper in ihr ist kräftefrei. Die Gewichtskraft ist voll wirksam, und nur sie ist es, die sie alle dazu bringt, sich auf der Umlaufbahn zu bewegen.
Das "Schweben" in der ISS bedeutet nur eines: daß diese Menschen und Sachen alle mit der gleichen Geschwindigkeit auf der selben Umlaufbahn entlangsausen wie die ISS selbst.
Kräftefreie Körper kreisen nicht auf Umlaufbahnen, sondern bewegen sich, wenn überhaupt, dann auf geraden Linien (Erstes Newtonsches Gesetz).
Auf einer Umlaufbahn zu sein und im freien Fall zu sein ist dasselbe. Nur die Bahnkurven unterscheiden sich. Der Orbit eines Fallschirmspringers ist eine sehr schmale Ellipse, die ziemlich direkt am Erdmittelpunkt entlanggeht. Lange folgen kann der Springer diesem Orbit deshalb nicht, weil die Erde dabei im Weg ist. Die ISS kann auf ihrem Orbit deshalb immerzu kreisen, weil er nicht durch die Erde sondern durch (nahezu) leeren Raum führt.
@LoparkaLisa Dass innerhalb der Raumstation in der Tat die gleichen Kräfte wie auf die Station selbst wirken erkennst du daran, dass Station und Menschen genau gleich im die Erde fliegen. Wenn sie verschiedene Kräfte erfahren würden, würden die Menschen auch auf eine andere Flugbahn geraten und von der Station wegfliegen. Tun sie aber nicht - sie bewegen sich exakt gleich!
Nein, die Kräfte zwischen zwei Körpern unterschiedlicher Masse sind schon unterschiedlich, das ändert aber nichts daran, dass sich beide Körper mit der gleichen Beschleunigung (nämlich näherungsweise mit der Erdbeschleunigung g) nach unten (Richtung Erde) beschleunigen.
Der Astronaut "fällt" also genauso schnell wie die Raumstation und ist deshalb in einem Zustand der "Schwerelosigkeit" (oder anders ausgedrückt, freier Fall und Schwerelosigkeit meinen das selbe).
Ich behaupte nicht, dass die Kräfte gleich groß sind (aber auch nichts anderes, denn ich möchte es nicht unnötig kompliziert machen). Für echte Physik muss man offensichtlich ein Buch aufschlagen, fürs Internet reicht aber: Die Kräfte sind die gleichen.
..da dich anscheinend auskennst - eine Frage. Warum zieht diese Kraft die Raumstation an - in der Raumstation selbst wirken diese Kräfte aber nicht ? Sonst müsste ich ja einfach gesagt, immer an der "Erdseite" im Raumschiff picken, oder zumindest stärker in diese Richtung gezogen werden . Ist das korrekt , oder entsteht in der Kapsel eine unabhängigkeit? Wenn ja, wie? Danke schonmal
Wieso bin ich dann im freien Fall auch schwerelos, die Summe der Kräfte ist ja nicht Null?
Muss sie ja nicht sein, die Gravitation ist keine Kraft sondern eine Beschleunigung.
Die ISS ist auch mehr oder weniger im "freien Fall".
In der ISS schwebe ich im Raumschiff, aber im freien Fall schwebe ich ja nicht?
Das kannst du nur Feststellen wenn du die Außenwelt siehst, so funktionieren ja auch Parabelflüge.
Das Flugzeug fällt im freien Fall Richtung Erde und für die Menschen im inneren ergibt sich eine Schwerelosigkeit, würden sie aus dem Fenster sehen würden sie aber bemerken, dass sie fallen.
ist es ein Unterschied im Gefühl des Menschen (bsp. sein Magen) wenn er sich im freien Fall befindet oder in der ISS ?
Nein wenn auf den Körper keine Kraft wirkt merkt man das auch nicht. Keine Kraft bedeutet in dem Fall Kräfte gleich 0 wie in der ISS, oder mit der Erdfallbeschleunigung ungebremst Richtung Boden.
Für das Gefühl des Körpers musst du, im freien Fall, natürlich auch die Scheinkraft der Massenträgheit miteinbeziehen. Diese ist im freien Fall gleich der Anziehungskraft der Erde, weil die Gravitation eben keine Kraft sondern eine Beschleunigung ist.
Also ich bin da kein Experte, aber1. Im freien Fall ist man nicht schwerelos, da man ja durch die Erdanziehungskraft beschleunigt wird.Raumfahrer trainieren die Schwerelosigkeit z.B. im Flugzeug, welches mit Fallgeschwindigkeit nach unten fliegt und somit den freien Fall der Raumfahrer aufhebt. Da ist man im Flugzeug für kurze Zeit Schwerelos.2. Ähnlich ist es auf der ISS. Die befindet sich noch im Bereich der Erdanziehung, aber durch die Zentrifugalkraft wird die Erdanziehung aufgehoben und man ist Schwerelos.3. Im All ohne Gravitation ist man dann auch Schwerelos.4.Natürlich wirken im freien Fall Kräfte auf den Körper zb. wie auf der Achterbahn. Es wirken aber auch Kräfte wenn ich nur auf der Erde stehe, an die man sich aber quasi gewöhnt hat. In der Schwerelosigkeit wirken diese Kräfte nicht, was dann z.B. Auswirkungen auf die Muskulatur hat.Google mal hier: auswirkungen schwerelosigkeit menschlichen körper
Hallo Reggid:
"waehrend du mit der ISS im die erde kreist wirkt genau eine kraft auf dich: die gravitationsanziehung der erde"
Beachte bitte, dass diese Aussage über eine einwirkende Kraft nur richtig ist in Bezug auf das Koordinatensystem, das du dabei bevorzugst.
In Bezug auf das Koordinatensystem der ISS selber (dessen Ursprung im ISS liegt), wirkt keine Kraft auf das ISS ein !