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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Schwerelosigkeit.. Na und?!



chaosraptor
03.10.2006, 20:08
Hallo zusammen!

Ich frage mich jedesmal warum die Wissenschaftler solche Probleme mit der
Schwerelosigkeit haben..
Ja Muskel und Knochenschwund .. is klar ABER...

In vielen Filmen sieht man doch die Lösung oder versteh ich da was falsch?

Stationen oder Raumschiffe die ein Abteil haben welches rotiert und sich eben
die fliehkraft zu nutze macht.
Es kann doch nich so schwer sein oder?

Oder was meint ihr?

Bynaus
03.10.2006, 20:54
Ganz so einfach ist es nicht. Zum einen müssen solche Strukturen gross genug sein, um vernünftig zu funktionieren (wenn sie klein sind, müssen sie wahnsinnig schnell rotieren...) und damit den Leuten nicht schon wegen den Corioliskräften übel wird. Und so grosse Strukturen baut man bisher einfach nicht. Zudem gibt es eine Menge Probleme mit rotierenden Strukturen: im All ist das nicht ganz das gleiche wie auf der Erde. Wie soll zum Beispiel ein Raumschiff daran sicher andocken? Auf anderen Himmelskörpern bringt dir das zudem gar nichts.

jonas
03.10.2006, 21:33
Das grösste Problem dürfte die Übelkeit sein, die ein solches rotierendes Raumfahrzeug bei der Besatzung verursacht. Wie Bynaus sagt, müsste ein solches Schiff gigantische Ausmasse haben.

Andockprobleme sehe ich aber nicht, denn man kann in der Drehachse einen gegenläufig rotierenden Zylinder einbauen, der damit gegenüber der Andockstelle stillsteht.

mac
03.10.2006, 22:38
Hallo Chaosraptor,

Das grösste Problem dürfte die Übelkeit sein, die ein solches rotierendes Raumfahrzeug bei der Besatzung verursacht. Wie Bynaus sagt, müsste ein solches Schiff gigantische Ausmasse haben.
schau Dir dazu meinen Beitrag (http://www.astronews.com/forum/showpost.php?p=15438&postcount=14) an.

Herzliche Grüße

MAC

Martin
04.10.2006, 14:42
Hallo,

und schließlich geht es ja eben darum, in der Schwerelosigkeit zu forschen. Das ist ja der Witz an der Sache, sonst könnte man gleiches auch auf der Erde tun.

Martin

mac
04.10.2006, 14:54
Hallo Martin,

und schließlich geht es ja eben darum, in der Schwerelosigkeit zu forschen. Das ist ja der Witz an der Sache, sonst könnte man gleiches auch auf der Erde tun.na ja, nun ist aber der Transport (der Forscher) sehr teuer und langwierig, da ist die Idee, am Forschungsort auch weniger menschenfeindliche Umgebungen zu schaffen, die man nur zum forschen verläßt schon naheliegend, oder? Dann könnten die auch ein wenig länger forschen ohne ständig hoch und runter transportiert zu werden.

Herzliche Grüße

MAC

Bynaus
04.10.2006, 16:31
Andockprobleme sehe ich aber nicht, denn man kann in der Drehachse einen gegenläufig rotierenden Zylinder einbauen, der damit gegenüber der Andockstelle stillsteht.

Die Reibung zwischen Aussenring und Zylinder in der Drehachse wird diesen Unterschied schnell zunichte machen, so dass es eigentlich nur zwei Lösungen gibt:
- Entweder man treibt den inneren Zylinder an, damit die Reibung und damit die Drehimpulsübertragung kompensiert wird
- Oder man befestigt an der gleichen Achse noch einen zweiten rotierenden Ring, der in die andere Richtung rotiert.

Uwe
06.10.2006, 19:44
Der vollständigkeit halber möchte ich auch noch einen Link anbieten

http://www.drg-gss.org/?page=easy&section=9895

Demnach müßte ein Zylinder mindestens einen Durchmesser von 6 km haben, damit den Astronauten nicht schlecht würde.

Gruß
Uwe

jonas
06.10.2006, 21:05
Zentrifugalkraft:
F=m*w^2*r
m=masse=1kg
w=2*pi/60 rad/sekunde
F=10 Newton
==> r=F/(m*w^2)=10/(1*(2*pi/60)^2)=10/0,01096622=912 meter

Falls ich mich jetzt nicht verrechnet habe ... also bei einer Umdrehung pro Minute braucht es 912 Meter Radius, oder knapp eine nautische Meile Durchmesser um 1 g zu erzeugen.

Wieviel G dann in der Magengegend herrschen, bei r=911 meter kann man sich dann ausrechnen.

mac
06.10.2006, 21:46
Hallo Jonas,


Falls ich mich jetzt nicht verrechnet habe ... also bei einer Umdrehung pro Minute braucht es 912 Meter Radius, oder knapp eine nautische Meile Durchmesser um 1 g zu erzeugen.stimmt, Du hast Dich nicht verrechnet! Ganz im Gegensatz zu mir in diesem (http://www.astronews.com/forum/showpost.php?p=15438&postcount=14) Beitrag :o

Herzliche Grüße

MAC

jonas
06.10.2006, 21:50
Da zwischen Deinem Beitrag und dem Link von Uwe so ne riesige Diskrepanz war dachte ich mir, jetzt rechnest es mal nach :) War eine gute übung um mal wieder die verstaubte Formelsammlung auszugraben :)

Uwe
07.10.2006, 12:58
Hallo,

mir ist da noch so eine Frage oder Idee gekommen.

Mal angenommen die Menschen würden den Mond besiedeln und wollen aus gesundheitlichen Gründen, dort auch unter 1 g statt nur einem sechstel der irdischen Schwerkraft leben.

Könnte man die Schwerkraft von 1 g auf dem Mond dadurch simulieren, indem man eine art Karussell baut ? Oder sagen wir mal, man baut einen unter der Mondoberfläche (wegen der Strahlung) im Kreis (Durchmesser mindestens 6 km :D ) fahrenden Transrapid der ein wenig zur Mitte hin geneigt ist.

Würde das funktionieren?

Gruß
Uwe

P.S. Wie viel Grad müsste dann die Neigung betragen ?

jonas
07.10.2006, 13:53
Wow, Du stellst Fragen ... :D

Die Darstellungsmöglichkeiten mathematischer Formeln hier sind begrenzt, wie im übrigen auch meine Erinnerung an den Mathe Unterricht ;)

Im Prinzip müsste es aber so gehen:
Du hast einen vertikalen Kraftvektor mit konstantem Wert 1/6 g (Mondanziehung) und einen horizontalen Kraftvektor, die Fliehkraft. Das Skalarprodukt dieser beiden Vektoren soll 1 g ergeben. Löst Du das Skalarprodukt nach der Fliehkraft auf, so erhältst Du deren Wert. Dieser bestimmt dann bei gegebenem Radius die Rotationsgeschwindigkeit. Den Winkel zwischen dem resultierenden Kraftvektor 1g und einem der anderen (z.B. dem Fliehkraftvektor) erhältst Du indem Du das Skalarprodunkt der beiden nach cos(alpha) auflöst.

Schau Dir zu der Mathematik mal Wiki an: http://de.wikipedia.org/wiki/Vektoraddition

mac
07.10.2006, 13:58
Hallo Uwe,
das könnte durchaus funktionieren!

Der Winkel läßt sich über den Tangens berechnen

Tangens(alpha)=Beschleunigung durch Fliehkraft / Beschleunigung durch Gravitation

alpha ist dann die Abweichung von der Senkrechten in Grad.

Herzliche Grüße

MAC

Nachtrag, nachdem ich Jonas Post gelesen habe: Die resultierende Gravitation kannst Du via Pythagoras ausrechnen, genau so wie die notwendige Beschleunigung.

resultierende Beschleunigung^2 = Beschleunigung durch Gravitation^2+Beschleunigung durch Fliehkraft^2

jonas
07.10.2006, 14:13
:) Hi Mac ... warum einfach wenn es auch kompliziert geht :D

mac
07.10.2006, 14:14
Übrigens, ein technischer Schritt in diese Richtung wurde schon vor vielen Jahren gemacht http://de.wikipedia.org/wiki/Pendolino

Gruß

MAC

mac
07.10.2006, 14:16
Hallo Jonas,

:) Hi Mac ... warum einfach wenn es auch kompliziert geht :Din beiden Richtungen bin ich sehr begabt. ;)

Herzliche Grüße

MAC

Uwe
07.10.2006, 15:09
Danke für die schnellen Antworten. Ausgerechnet habe ich es mir noch nicht.

Bin aber in diesem Zusammenhang bin ich beim Googeln auch auf folgenden Link gestoßen

http://de.wikipedia.org/wiki/Fahrradfahren#Bestimmung_des_Neigungswinkels

Unter der Rubrik Bestimmung des Neigungswinkels steht die Formel

tan alpha = v^2 / r * g

Also wenn ich das richtig gerechnet habe, müsste ein Faradfahrer
der bei 36 km/h (entspricht 10 m/sec) eine Kurve mit einem Radius von 20 Metern
fährt

sich auf der Erde um 27 Grad neigen und
auf dem Mond um ca. 71 Grad !!!

Was lernen wir daraus ?
Zweiräder werden die künftigen Mondbewohner wohl eher nicht benutzen. :D

Uwe
07.10.2006, 16:23
So hab es mal nachgerechnet und möchte euch das Ergebnis nicht vorenthalten.
Allerdings ist das Resultat recht krass, so dass ich daran zweifle ob ich tatsächlich richtig
gerechnet habe.

Nach der Formel

resultierende Beschleunigung^2 = Beschleunigung durch Gravitation^2+Beschleunigung durch Fliehkraft^2

Müsste die erforderliche Fliehkraft 9,67 m/sec betragen um im Kreisel auf dem Mond die Erdbeschleunigung zu simulieren.

Beim angenommenen Radius von 3 km, der Kreisrunden Transrapid-Strecke auf dem Mond müsste dieser demnach um ca. 80 Grad geneigt sein und mit lockeren 612 Km/h herumflitzen.

Da kann man nur hoffen, dass da nicht der Strom ausfällt und der Transrapid zum stehen kommt, bei 80 Grad Neigung. :D

Gruß
Uwe

P.S: Fliekraft = meter pro sec^2 / radius
Tangens(alpha)=Beschleunigung durch Fliehkraft / Beschleunigung durch Gravitation

ouzo
15.10.2006, 17:20
Das grösste Problem dürfte die Übelkeit sein, die ein solches rotierendes Raumfahrzeug bei der Besatzung verursacht.


Verusacht so ein rotierender Körper wirklich Überlekeit ? Merkt man überhaupt, dass man sich eigentlich dreht ?

Uwe
15.10.2006, 17:54
Je kleiner das Rad ist, desto größer sind die Unterschiede der Fliehkraft (und der damit simulierten Schwerkraft) zwischen Kopf und Füße, eines Menschen.
Dies verusacht dann wohl die Übelkeit.

mac
15.10.2006, 22:19
Hallo,

Verusacht so ein rotierender Körper wirklich Überlekeit ? Merkt man überhaupt, dass man sich eigentlich dreht ?


Je kleiner das Rad ist, desto größer sind die Unterschiede der Fliehkraft (und der damit simulierten Schwerkraft) zwischen Kopf und Füße, eines Menschen.
Dies verusacht dann wohl die Übelkeit.
Die Übelkeit wird durch die widersprüchlichen Informationen gemeriert, die uns unsere Sinne, vorallem der Gleichgewichtssinn liefern, wenn wir uns um irgendeine Achse drehen.

Im Innenohr gibt es ein System aus drei aufeinander senkrecht stehenden, verbundenen Röhren, deren Innenwand teilweise mit einer Zellschicht ausgekleidet ist, die mit feinen Härchen die Strömungsgeschwindigkeit und Richtung einer Flüssigkeit ertastet die an ihnen vorbeiströmt.

Wenn wir uns nicht bewegen, bewegt sich diese Flüssigkeit auch nicht. Drehen wir uns aber um uns selbst, z.B. beim Tanzen, dann macht die Flüssigkeit in dem waagerecht liegenden Ring diese Drehbewegung zunächst nicht mit, daher strömt sie an den Tasthaaren vorbei und verbiegt sie etwas. Erst wenn wir uns lange gleichmäßig weiter drehen wird diese Flüssigkeit mit genommen und ruht wieder im Vergleich zu dem waagerechten Ring. Wenn wir jetzt stehen bleiben dreht sich die Welt um uns herum. Warum? Weil die Flüssigkeit die vorherige Drehbewegung noch eine Weile weiter ausführt und uns damit signalisiert wir drehen uns. Uns ist schwindelig.

Wenn wir jetzt in einem solchen Zylinder wären, der sich ausreichend schnell dreht, würde jede Änderung unserer Kopfaltung zu einem solchen Schwindelgefühl führen. Den meisten Menschen wird bei dieser Konfusion der Sinneseindrücke des Gleichgewichtssystems schlecht.

Herzliche Grüße

MAC

ouzo
16.10.2006, 19:41
Vielen Dank, habe deine Erklärung soweit verstanden.
Ich kann mir aber nicht vorstellen wie der Gleichgewichtssinn bei Astronauten funktioniert, die sich in einer normalen Raumstation im Erdorbit befinden.
Bei einer Drehung des Kopfes strömt die Flüssigkeit wegen ihrer Trägheit entgegen der Drehrichtung durch die Bogengänge. Das ist mir klar. Doch wenn man sich jetzt die Schwerelosigkeit wegdenkt, müsste da diese Flüssigkeit nicht wild in diesen Bogengängen herumschweben ?

jonas
16.10.2006, 21:03
Doch wenn man sich jetzt die Schwerelosigkeit wegdenkt, müsste da diese Flüssigkeit nicht wild in diesen Bogengängen herumschweben ?


Ich glaube Du meintest eher "wenn man sich die Schwerkraft wegdenkt". Es ist für viele Astronauten tatsächlich ein Problem und vielen wird schlecht und sie übergeben sich. Nach ein paar Tagen schaffen es aber dann doch alle sich an die Schwerelosigkeit zu gewöhnen. Das Gefühl wird beschrieben wie ein permanenter freier Fall.

Das Gleichgewichtsorgan im Innenohr funktioniert unter Schwerelosigkeit aber trotzdem noch, man hält seinen Kopf aufrecht und kann daher die Kopfstellung nach wie vor kontrollieren.

Wie Du schon gesagt hast, funktioniert das System vor allem über die Masseträgheit der Flüssigkeit und weniger über die Schwerkraft.

mac
16.10.2006, 23:36
Hallo ouzo,

jonas hat das ganz richtig beschrieben, es ist das gleiche Gefühl wie beim Sprung vom Sprungturm, nur ohne Fahrtwind.

Das Gleichgewichtsorgan funktioniert durch Trägheit, aber die Orientierung in der Schwerkraft (wo ist oben, wo ist unten) funktioniert durch ein weiteres, paariges Organ in den Innenohren. Durch ein sehr kleines 'Steinchen' daß durch sein Gewicht eine ähnliche Sinneszelle reizt, wie bei der Strömung wird uns mitgeteilt wo unten ist. Fehlt die Schwerkraft fehlt auch diese Information.

Vor einigen Jahren habe ich von einer Überlegung gehört daß die Ursache für die Seekrankheit und das Gegenstück dazu, die Raumkrankheit vorallem bei Menschen auftritt, deren Gewichtssteinchen unterschiedlich schwer sind. Wenn die Schwerkraft variiert, durch Seegang oder eben Schwerelosigkeit, dann liefern die beiden 'Meßfühler' unterschiedlich starke Signale, die zur Konfusion führen. Erst wenn diese Signale nach einiger Zeit vom Gehirn wieder neu kalibriert wurden, hört diese Konfusion auf und mit ihr die Übelkeit.

Diese Erklärung erschien mir plausibel, ich weis aber nicht, was daraus geworden ist. Eigentlich müßte den, nach längerem Aufenthalt im Weltall adaptierten Menschen, wenn sie wieder der Schwerkraft ausgesetzt sind erneut für einige Zeit schlecht werden? Vielleicht nicht so lange?

Die Astronauten berichten übrigens, daß sie sich nach einiger Zeit an den Zustand der Schwerelosigkeit gewöhnen, aber trotdem die Orientierung, wo ist oben, wo ist unten brauchen, sie ersetzen die fehlende Schwerkraft dabei durch den Gesichtssinn, also immer wo die Füße sind, ist unten.


Herzliche Grüße

MAC

jonas
17.10.2006, 01:00
Zu dem Thema vielleicht noch dieser Nachtrag:
Das Gehirn ist schon ein wirklich aussergewöhnliches Organ. Es wurde mal ein Test durchgeführt, der folgendes ausprobiert hatte: Der Testperson wurde eine Brille aufgesetzt, die oben und unten, sowie links und rechts vertauschte. Die Aufgabe war, einen Tischtennisball, der über dem vor der Testperson stehenden Tisch hüpfte, mit der Hand zu fangen. Da der Tischtennisball wegen der Brille so völlig anders hüpfte, als man das so üblicherweise erwartet, griff die Testperson ständig daneben. Nach einer Weile, ich weiss jetzt nicht mehr ob es dreissig Minuten oder zwei Stunden gedauert hatte, fing die Testperson den Ball absolut treffsicher. Das Gehirn hatte sich umgestellt. Die Testperson hatte das Bild komplett gedreht, und sah den Ball hüpfen, wie jeder andere ohne Brille ihn hüpfen sehen würde. Nachdem man ihm die Brille abnahm, dauerte es allerdings wieder eine Weile, bis er sich erneut angepasst hatte.

Warum wird einem schlecht, wenn Auge und Innenohr dem Gehirn sagen: Wir passen nicht zusammen? Bei vielen Vergiftungserscheinungen kommt es zu Halluzinationen oder anderen Wahrnehmungsstörungen. Die Evolution hat hier offenbar eine Patentlösung entwickelt, die so einfach wie genial ist: Wann immer die Sinneseindrücke nicht zusammenpassen wie gewohnt ist im Zweifel etwas ungemütliches im Magen, also werde es los, bevor noch mehr Schaden entsteht.

ouzo
17.10.2006, 16:24
Ehm ja ich meinte natürlich die Schwerkraft wegdenkt, sorry :)
Ertsmal Danke für die Antworten.
Kann mich erninnern, dass ich so eine Brille von der jonas spricht, im Biountericht auch mal aufhatte. Wir sollten dann damit Treppen hoch und runter laufen. Wirklich sehr verwirrend. Glaube übrigens eher, dass der Tischtennisspieler 2 Stunden gebraucht hat. Unsere damalige Lehrerin hatte uns auch von einem Wissenschaftler erzählt, der diese Brille ein ganzen Jahr lang trug. Der musste dann wohl auch ziemliche Schwierigkeiten gehabt haben, als er sie wieder absetzte.

manuel
23.10.2006, 20:45
Das kenn ich doch irgenwie mit dem gefühl des freien Falls, nämlich wenn ich morgens von einer uniparty komme und mich ins bett lege:D

Atraides
15.11.2006, 14:43
Hallo,

da der aktuelle Artikel über den Fahrstuhl ins All hierher verlinkt und ich über diesen Thread gestolpert bin, hab ich mal ein uraltes Excel-Sheet ausgegraben, wo ich mir das mal ausgerechnet habe. Ich selbst habe damals einen mehrstöckigen Ring bevorzugt. Was mich interessierte waren die Differenzgeschwindigkeiten zwischen den einzelnen Etagen.



Gleichgewicht: Fg-Fz=m*g-m*v^2/r=0
Geschwindigkeit: v=sqrt(g*r)
Umdrehungen: v/(2*Pi*r)*60 s/min
Innenradius: 223 m
Etagenhöhe: 3 m

Etage Geschwindigkeit Umgerechnet Differenz Umgerechnet Umdrehungen
[m/s] [km/h] [m/s] [km/h] [U/min]
0 46,77 168,38 n/a n/a 2,00
1 47,09 169,51 0,31 1,13 1,99
2 47,40 170,63 0,31 1,12 1,98
3 47,71 171,74 0,31 1,11 1,96
4 48,01 172,85 0,31 1,11 1,95
5 48,32 173,95 0,31 1,10 1,94
6 48,62 175,04 0,30 1,09 1,93
7 48,92 176,13 0,30 1,09 1,91
8 49,22 177,21 0,30 1,08 1,90
9 49,52 178,28 0,30 1,07 1,89
10 49,82 179,35 0,30 1,07 1,88


Die Größenordnungen sehen imho Handhabbar aus.

mfg

M.Baehr

marock
15.11.2006, 21:00
wie schon peter licht in seinem schönen lied gesungen hat:
"die schwerkraft ist überbewertet, man brauch sie garnicht, wie man ja wohl im weltraum sieht!"
:)
gibt es eigentlich sowas wie diese klettschuhe wie in 2001?
gruß,
m.