Schwerelosigkeit

omega

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Als absoluter Laie eine Frage:

Ab wann ist man, wenn man in den Weltraum fliegt, schwerelos?
Kann man eine Höhenangabe machen?
Tritt die Schwerelosigkeit schlag auf schlag ein? Wenn ich beispielsweise zwei Magnete nehm ist die Anziehung dieser beiden abhängig von der Distanz zueinander. Wie verhält sich das mit dem Übertritt in die Schwerelosigkeit?

Thx für die Antwort
 

Martin

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Schwerelosigkeit hat nichts mit der Höhe zu tun, sondern mit verschiedenen Kräften, die auf einen Körper einwirken. Sit die Summe aller Kräfte 0, ist man Schwerelos. Ein fallender Körper ist demnach Schwerelos, und nichts anderes ist ja ein Raumschiff. Ein Raumschiff fällt um die Erde herum. Das bedeutet, sobald man bei einer Rekete die Triebwerke abschaltet, setzt schlagartig die Schwerelosigkeit ein, weil dann keine bschleunigende Kraft mehr wirkt und das Raumschiff zu fallen anfängt.
Man kann Schwerelosigkeit zu Versuchszwecken auch in speziellen Flugzeugen oder Versuchstürmen erzeugen (ich glaube in Bremen steht so einer).

Martin
 

omega

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Gut erklärt, vielen Dank Martin.

Aber für mich als Laien.... ;-))) heisst das also, dass ein fallschirmspringer im Prinzip wenn er zur Erde stürzt, schwerelos im Raum gleitet? Oder passt dieser Ausdruck erst, wenn ihn ein Objekt umgibt, in dem er sich befindet und das mit der selben Geschwindigkeit zur Erde stürzt?

Eine andere frage, dir mir aufkommt: wiegt man noch etwas, wenn man schwerelos ist? Oder kann man das nur theoretisch beantworten, in der Praxis nicht messbar, da man sich als schwereloser wohl kaum auf eine Waage stellen kann... ;-)))?

Eine bestimmte Geschwindigkeit ist also auch nicht Voraussetzung, für Schwerelosigkeit, oder steht die im Verhältnis zur Masse?

Fragen über Fragen..... :D
omega
 

Bynaus

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Aber für mich als Laien.... ;-))) heisst das also, dass ein fallschirmspringer im Prinzip wenn er zur Erde stürzt, schwerelos im Raum gleitet? Oder passt dieser Ausdruck erst, wenn ihn ein Objekt umgibt, in dem er sich befindet und das mit der selben Geschwindigkeit zur Erde stürzt?

Beides ist Schwerelosigkeit. Wobei, beim Fallschirmspringer nur in den ersten Sekunden, denn dann wird er vom Luftwiederstand gebremst - bei einer Geschwindigkeit von rund 200 km / h beschleunigt er nicht mehr und "fühlt" sein ganzes Gewicht. Beim Flugzeug / Aufzug gilt das Gleiche: Schwerelosigkeit nur so lange, wie es mit (bei uns) rund 9.81 m/s pro Sekunde nach unten beschleunigt.

Wenn man Schwerelos ist, "wiegt" man nichts mehr, hat aber noch Masse. Das heisst, 1 kg Mehl ist auch auf dem Mond 1 kg Mehl, bloss, wenn man es auf eine Waage stellt, dann zieht die Gravitation des Mondes eben nur ein Sechstel so stark daran wie jene der Erde, womit die Kraft, die auf die Waage wirkt (und das ist es eigentlich, was man mit einer Waage misst), auch sechs mal kleiner ist - und man liest dann 0.167 kg ab. Die Aufschrift auf der Waage ist damit eigentlich falsch, denn sie misst die wirkende Kraft, und nicht die Masse. Das kann man auch in einem Lift ausprobieren: stellt man sich auf die Waage, während der Lift nach unten beschleunigt, wird man "leichter", aber eben nur, weil durch die Beschleunigung nach unten der Anziehungskraft der Erde etwas nachgegeben wird. Würde der Lift mit 9.81 m/s pro Sekunde nach unten beschleunigen, würde die Waage schliesslich 0 kg anzeigen (und man könnte sich kaum mehr darauf halten, weil man eben schweben würde).
 

omega

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hmmmm, man lernt doch nie aus...!!! :)

Gehen wir einen Laienschritt weiter:
man wiegt also die Wirkkraft, nicht die eigentlich Masse. Somit ist die Masse irgendwie unrelevant!? Entscheident ist Masse erst im Zusammenspiel mit Gravitation. Dumm gesagt: wär ich 200kg schwer, hät ich in schwerelosen Zustand keine körperlichen Probleme, wie ich sie auf der Erde hät...
Und dieses Problem könnt ich auch wieder lösen, wenn ich anhand der vorhanden Masse, die auf meinen Körper wirkt berechen könnt, mit welche Geschwindigkeit ich mich ihr 'annähern' musste, um schwerelos zu sein (ist beim Mond die benötigte Geschwindigkeit dann auch 6x kleiner, im Verhältnis der Gravitation?).

jetzt frag ich noch laienhafter.... gibt es im Universum einen Ort, wo keinerlei Gravitationen auf einen einwirken?
Weiter: wenn Masse erst in einem Gravitationsfeld zum 'Problem' wird, ist Masse dann wirklich ein Hinderungsgrund für Lichtgeschwindigkeit? Ich mein, wen interessiert es schon, ob er unendlich Masse besitz, wenn diese Masse doch nicht gespürt wird? Weder für den Astronauten, noch für die Rakete wär dies dann doch problematisch....

Lieb frag
omega
 

Martin

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Hallo,

Masse kommt überall dort ins Spiel, wo Du eine Kraft auf Sie wirken läßt. Und
Gravitation und Beschleunigung kann man gleich setzen. Das heißt, will man einem Körper beschleunigen, ist es ein großer Unterschied, ob er 1kg oder 1t wiegt. Und deswegen kann ein Körper mit Masse auch nict die Lichtgeschwindigkeit erreichen, denn man müßte unendlich viel Energie für dessen Beschleunigung aufbringen.
Ums mal anders auszudrücken, stell Dir vor, Du schwebst als Astronaut in der ISS. Vor Dir schwebt ein Fußball und eine Bowlingkugel. Wenn Du jetzt mal vergleichweise gegen beide tritts, merkst Du den Unterschied zwischen Masse und Gewicht. F=m*a.

Martin
 

omega

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hi Martin

jepp... ich stell mir das ziemlich schmerzhaft vor.... Also der Ball und die Kugel haben kein Gewicht (ich denk laut....), weil sie ja schwerelos sind (keine Garvitation). Da die Masse bei der Kugel aber viel dichter ist brech ich mir aber ein paar Knochen, wo ich den massearmen Ball in die tiefen des Universum katapultieren würde... Soviel hab ich schon mal gelernt...

Aber!!! da blick ich nicht durch: Wenn ich die Kugel sanft anstossen würde, und anschliessend den Ball mit genau dem selben Energieaufwand auf die gleiche weise auf die Reise schicke, würden dann nicht beide Objekte in der gleichen Geschwindigkeit die gleiche Entfernung zurück legen. Ich mein, egal wie schwer das Ding nun ist, 1kg oder 1t, es gibt 1. keinen Widerstand und 2. keine zu überwindende Gravitation. Vielleicht kannst du mir F=m*a erklären?
ach so!!!! meine Eigenbeschleunigung verursacht Gravitation! Und je grösser meine Beschleunigung, desto mehr Gravitation erzeuge ich, also dest mehr Energie muss ich aufwenden. Ist das das Problem?

Weist du, ich seh das Bild, wie ein Space Shuttel im Weltraum seine kleinen, winzigen Steuerdüsen zündet, nur ein kleines Pfffff, gleichkommend einem 'Fur....', und schon dreht sich das tonnenschwere Objekt.
und wenn die Düse ausgeschaltet wird, dreht es sich noch immer und immer und immer, bis ein Gegenstoss die Rotation aufhält.... also ist sogar noch Bewegung drinnen, wenn gar keine Energie mehr wirkt...

Was übersehe ich?

Geht es um die Beschleunigung? Je schneller ich mich bewegen will, je mehr Gravitation verursache ich? Bildlich gesprochen:hät ich eine Waage im Sitz eingebaut, und ich beschleunige, würde die Waage mein Gewicht registrieren, da ich nicht mehr schwerelos bin, als nicht mehr die richtige Fallgeschwindigkeit aufweise, da ja eben die Triebwerke immer mehr Geschwindigkeit verursachen, und je mehr Schub ich gebe, desto stärker drückt es mich in den Sitz und desto mehr Gewicht bekäme ich, bis eben ins unendliche... (das sind dann die G-Kräfte=Gravitationskräfte). Wenn ja, dann hab ich jetzt den Durchblick dank euren Antworten! jow!!!

Also vielen Dank, auch für die Geduld....
omega
 

Martin

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Hallo,

also F = m*a ist die Gleichung, mit der man die Kraft F ausrechnen kann, wenn man einen Körper mit der Masse m mit dem Wert a beschleunigen will.
Also, zwe Körper, einer mit der Masse 1kg, der andere mit 1000kg Masse. Du willst beide mit dem gleichen Betrag, sagen wir 1g (Erdbeschleunigung) ~ 10m/s² beschleunigen. Bei Körper 1 wären das also 1kg * 10m/s² = 10N (1 Newton = 1kg*m / s²). Bei Körper 2 wären das 10.000N. Also ein beträchtlicher Unterschied. Sobald die Kraft aufhört zu wirken, gibts auch keine Beschleunigung mehr. Dann bewegt sich der Körper gleichförmig weiter, bis eine neue Kraft wirkt. Das nennt man Trägheit.

Das schweift zwar jetzt etwas vom Thema Masse - Gewicht - Schwerelosigkeit ab, aber nun gut:
Das man keine Lichtgeschwindigkeit erreichen kann, hat aber einen anderen Grund. Man könnte sich ja nun denken, man bewschleunigt konstant mit 1g.
Also die Geschwindigkeit v ist gleich Zeit t mal Beschleunigung a, also v = t * a. Würden wir also nach dieser Formel konstant Beschleunigen, könnten wir irgendwann Lihtgeschwindigkeit und darüber hinaus erreichen, und nie würde es uns mit mehr als der einfachen Schwerkraft in den Sessel drücken.
Schön wärs. Jetzt kommt aber (und damit wirds kompliziert) die berühmte Relativitätstheorie ins Spiel. Die besagt, das je schneller sich ein Körper bewegt, desto mehr Masse hat er (nicht mit dem gewicht verwechseln, richtige Masse). Das heißt, Du wirst schneller und damit schwerer. Und wenn Du schwerer wirst, mußt Du aber mehr Kraft aufwenden, um die Beschleunigung von 1g bezubehalten. Irgendwann ist dann der Punkt erreicht, wo die nenötigte Energie tatsächlich unendlich werden würde, um weiter zu beschleunigen, und das ist genau an der Grenze ganz knapp unterhalb Lichtgeschwindigkeit-Lichtegschwindigkeit.
Auf der Erde merke wir das nicht, weil wir uns nicht mit solchen Geschwindigkeiten bewegen, da muß man schon etwa 10% der Lichtgeschwindigkeit draufhaben, damit sich die Effekte wirklih bemerkbar machen. Aber mit empfindlichen Instrumenten läßt sich das messen.

Martin
 

omega

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Hi Martin

Sehr interessant! Ich hät wohl in der Schule in der Physikstunde doch besser aufpassen sollen.... ;)

Ich gestehe, mit dem Risiko, ausgelacht zu werden: ich kann mir nicht vorstellen, wie die Masse eines Körpers zunehmen kann, ohne dass ihm solche zugefügt wird. Also Newton kann ich ja nachvollziehen, aber Einstein!!!????

Wenn ein Körper Massereicher wird, würde sich doch seine Dichte auch ändern. Zumindest, wenn er seine grösse nicht auch mit verändert. Würde ich also kurz unter Lichtgeschwindigkeit zu einem eisernen Mensch? Pickelhart!
Oder was bedeutet, seine Masse würde zunehmen, wenn ich das nicht einfach nur mit dem Gewicht verwechseln kann.
Das Gewicht ist ja nur die Wirkkraft der Gravitaion auf meinen Körper. Ich nehm also nicht an Gewicht zu, da das nur eine Gleichung ist, sondern effektive Masse... Wie?

Patrick
 

Martin

Registriertes Mitglied
Warum das alles so ist, kann ich Dir leider auch nicht sagen. Da mußt Du Dich ans Universum wenden. Vielleicht wäre es hier ratsam, einen Relativitätsphysker hinzuzuziehen (wird das wirklich so geschrieben? mit zuzuzi?), da sollte es doch eigentlich im Forum nicht mangeln.
An dieser Stelle wäre vielleicht als Literaturtip "Gekrümmter Raum und verbogene Zeit" angebracht, von Kip S. Thorne.

Martin
 
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