wie entsteht schwerelosigkeit?
Hallo, kann mir jemand erklären wie schwerelosigkeit entsteht am beispiel von einem astronauten mit seinem raumschiff im weltall?
8 Antworten
Die Antwort von AlphaundOmega hier ist zumindest grob irreführend:
bei einer Höhe von ca. 40.000 Km fällt er nicht mehr zurück, da die Anziehungskräfte auf ihn und seine Rakete nicht mehr wirken , womit sie aus dem Gravitationsraum der Erde sind ...
Das Gravitationsfeld eines Körpers hat keine Grenze, jenseits der "die Schwerelosigkeit einsetzt". Die Gravitationskraft nimmt lediglich mit dem Quadrat der Entfernung ab. Wenn die bei 40_000 km aufhören würde, dann würde der 380_000 km entfernte Mond nicht um die Erde kreisen, und die Erde würde nicht um die 150_000_000 km entfernte Sonne kreisen.
Schwerelosigkeit hat überhaupt nichts zu tun mit den Entfernungen zu irgendwelchen Himmelskörpern oder anderen Körpern, denn solche Körper existieren immer und überall zu Millionen in unterschiedlichen Entfernungen, und alle deren Schwerefelder wirken auf jeden Körper, auch wenn das natürlich nicht im Einzelfall nachweisbar oder gar messbar ist.
Schwerelosigkeit ist ein dynamischer Zustand, und zwar der Zustand des freien Falls. Der Name "Schwerelosigkeit" ist irreführend, weil ja die Schwere eines Körpers nicht verschwindet, es verschwindet nur sein Gewicht, und deshalb sollte es eigentlich "Gewichtslosigkeit" heißen.
Gewicht ist die Kraft, die ein Körper aufgrund der Gravitation auf seine Unterlage ausübt. Beim freien Fall ist keine Unterlage da, der Körper ist deshalb gewichtslos.
Im Weltraum ist der freie Fall der Normalzustand bei einer antriebslosen Rakete oder einem antriebslosen Raumschiff. Während des Antriebs erfährt der Astronaut eine Beschleunigung, er wird dabei an die rückwärtige Wand des Raumschiffes gedrückt. Nach Brennschluss des Antriebs fällt er frei durch den Raum. Und diesen Zustand, in dem kein anderer Körper auf den eigenen Körper drückt, nennen wir Schwerelosigkeit.
Dass die Erdsatelliten samt Astronauten nicht auf die Erde fallen, hat nichts mit der Entfernung zu tun, sondern mit der Geschwindigkeit des Satelliten auf der Bahn um die Erde. Dadurch wird der Satellit durch die Fliehkraft nach außen gedrückt, genauso wie der Mond auf seiner Bahn um die Erde oder die Planeten auf ihrer Bahn um die Sonne.
Nachtrag;
"würde sich das Flugzeug oder Satellit verabschieden..."
Und das einzige was das verhindert ist die Raumkrümmung der Erde selbst ( Erinnerung an das Gummituch und der Schwere der Kugel )
Du hast offensichtlich die Dynamik der Schwerelosigkeit nicht begriffen:
... mit der Geschwindigkeit das es auch ohne Flügel obWenn das Flugzeug ohne Auftrieb und ohne Antrieb "oben bleibt", kreist es mit der ersten kosmischen Geschwindigkeit (sog. "minimale Keisbahngeschwindigkeit") als Erdsatellit um die Erde. Dann sind Gravitationskraft und Fliehkraft im Gleichgewicht, und zwar für alle Körper auf dieser Bahn, ob Schraube am Flugzeug, Reisekoffer, Passagiersitz oder Passagier. Da ist alles schwerelos. Warum sollten da schwerelose Passagiere in ihre schwerelose Sitze Passagiere "gepresst werden"?
Wenn die Fliehkraft größer als die Anziehungskraft wäre, würde sich zunächst die Kreisbahn so lange vergrößern, bis sich das Gleichgewicht hergestellt hat.
Zum Vergleich: Bei den Parabelflügen von Flugzeugen heben die Passagiere genauso schwerelos von ihren Sitzen ab wie die Astronauten im Erdsatelliten.
Danke für deine Anregung , die mich das Problem aus einem anderen Winkel sehen lässt :)
Die Schwerelosigkeit gibt es dem Wortsinne nach tatsächlich nicht, das versuchte ich oben schon klarzustellen. Wir bezeichnen den bodenlosen freien Fall als "Schwerelosigkeit". Das müsste eigentlich "Gewichtslosigkeit" heißen.
Schwerkraft entsteht, wenn ein Körper daran gehindert wird, frei zu fallen.
Schwerelosigkeit herrscht dort, wo eine solche "Behinderung" nicht wirkt.
Das Raumschiff muss ja die Erde mit hoher Geschwindigkeit umkreisen um nicht auf die Erde zu stürzen (1. kosmische Geschwindigkeit) wegen deren Anziehungskraft (Gravitation). Durch diese Geschwindigkeit entsteht Fliehkraft und diese gleicht quasi die Gravitation der Erde aus und damit entsteht die Schwerelosigkeit und der Astronaut schwebt und das Raumschiff stürzt nicht auf die Erde.
Also wenn so ein Astronaut in die Rakete steigt wiegt er etwa 80kg... Um so höher er mit der Rakete kommt desto leichter würde er wiegen ....bei einer Höhe von ca. 40.000 Km fällt er nicht mehr zurück, da die Anziehungskräfte auf ihn und seine Rakete nicht mehr wirken , womit sie aus dem Gravitationsraum der Erde sind ...
Die Erde ist eine Masse mit einer bestimmten Dichte im Kern und einem bestimmten Gewicht , deshalb wiegt der Astronaut sagen wir mal 80kg. Auf einem anderen Planeten , der vllt. viel kleiner ist aber eine viel größere Masse hat, die aber viel viel dichter ist( also komprimiert ) oder zusammengequetscht im Kern , kann die Anziehungkraft sogar höher sein und der Astronaut wiegt dann dort eine ganze Tonne...Er würde also keinen Spaziergang dort machen können ;)
Auch die Rakete würde nun nicht mehr bei 40.000km Entfernung schwerelos oben bleiben, sondern auf diesen Planeten zurasen oder fallen... Doch bei einer Fallgeschwindigkeit haben wir den gleichen Effekt der Schwerelosigkeit , weil sich der Körper in diesen Moment in keinem Bezug zu einer Gravitation Schwere befindet...Es ist dann fast so, als hätte man kein Gewicht und keine Masse mehr..
Hier wird auch noch mal die Schwerelosigkeit bei einem freien Fall simuliert ...
Die Antwort ist zumindest ganz grob irreführend! Siehe meine Antwort oben!
Danke habe ich zwar zur Kenntnis genommen und mich um eine Kommerstelle vertan , dennoch kannst du mir nicht weismachen , das eine viel weitere Entfernung immernoch die gleiche Anziehungskraft hätte , wie in der Nähe der Erde ;) was bedeutet Gravitation herrscht vllt überall aber nicht im gleichen Maße bei anderen entsprechenden Gegebenheiten...Mit anderen Worten ist sie genauso wenig konstant wie die zeit...
Aber vllt. kannst du ja mal die Frage beantworten , warum denn die
Trabanten nicht auf die Sonne fallen, denn nach Einstein bewegt sich unser gesamtes Sonnsystem in einer Raumkrümmung der Sonne ??? Da wäre es nur unlogisch ein entgegengesetztes Verhalten in einem gekrümmten Raum
zu erwarten ( Wie bspw. einem schwarzen Loch ) oder glaubst du das dort auch noch Sonnensyteme intakt ablaufen ?... Nun in SF vllt. ;)
Leider muss ich meine Aussage bezüglich des "Schwerelos", in dieser Antwort revidieren...denn,
nach eingehender Überlegung und Prüfung bin ich zu dem Schluss gekommen , das es kein Schwerelos geben kann... !
Begründung/Veranschaulichung;...
In gewisser Weise hat mich der angeführte Parabelflug von @Dompfeifer darauf gebracht...
Punkt 1 Es gibt keinen Ort im Universum , der frei ist von Gravitation...
Punkt 2 Gravitation wirkt auf jede Masse/materie und gibt ihr somit die Schwere...
Wenn eine Kraft auf eine Masse ausgeübt wird , bekommt die Masse erst ihr Gewicht, ( also ihre Schwere )...
Im umgedrehten Fall heisst das ; wenn keine von aussen wirkende Kraft Einfluss nimmt, gäbe es die Schwerelosigkeit...
Nun zum Paradoxon von Schwerelos...
In einem Parabelflug, indem die Fallgeschwindigkeit durch die Gravitationkräfte der Erde auf die Masse des Flugzeugs sowie auf die Masse der Innsassen wirkt,... ist keine Schwerelosigkeit, sondern das Fallen durch ihre Schwere und das Gewicht der eigenen Masse ..., was man als scheinbare Schwerelosigkeit dargestellt hat und nur durch die Fallgeschwindigkeit erzeugt wurde... ...
Es ist ein Widerspruch in sich ...
Etwas das fällt,... kann nicht ( die)...Schwere... los... sein...
Und etwas,... was Schwere-los wäre , ...kann nicht fallen...
Ich bin kein Wissenschaftler, aber ist Schwerelosigkeit nicht einfach die Abwesenheit von Schwerkraft ? Schwerkraft entsteht an Masse.
Deine Theorie in Ehren , aber daraus wird nichts....
"Dass die Erdsatelliten samt Astronauten nicht auf die Erde fallen, hat nichts mit der Entfernung zu tun, sondern mit der Geschwindigkeit des Satelliten auf der Bahn um die Erde. Dadurch wird der Satellit durch die Fliehkraft nach außen gedrückt"
Beispiel ; Nehmen wir ein Flugzeug und das fliegt jetzt in einer am Limit entsprechenden Höhe und sogar mit der Geschwindigkeit das es auch ohne Flügel oben bleiben würde... Es umrundet die Erde also nur ,...doch die Passagiere wären nicht schwerelos , sondern würden in ihre Sitze gepresst werden , genauso wie der Astronaut beim Start in der Rakete...und wäre die Fliehkraft größer als die Anziehung, würde sich das Flugzeug oder Satellit verabschieden...