Ist man überall im All schwerelos?

Hallo,

die ISS befindet sich noch so nah an der Erde das sie angezogen wird, sonst würde sie nicht so einfach um die Erde kreisen. Bei einer bestimmten Geschwindigkeit gleichen sich Zentrifugalkraft und Erdanziehungskraft aus. Sobald du weit genug von Massereichen Objekten entfernt bist, bist du schwerelos [;)]

Gruß
Stefan

Hallo,

schwerelos bist du immer dann, wenn du im Weltall keinen Antrieb angeschaltet hast und nicht durch irgendetwas abgebremst wirst. Also sowohl in der Erdumlaufbahn (die Reibung durch die dünne "Restatmosphäre" mal vernachlässigt), als auch auf dem Weg zum Mars, wenn der Antrieb nicht gerade brennt oder irgendwo zwischen den Galaxien. Wie weit irgendwelche Massen entfernt sind, spielt keine Rolle. In Bremen wird Schwerelosigkeit sogar im "Fallturm" simuliert. Da wird einfach ein Rohr möglichst luftleer gepumpt und man lässt in diesem senkrecht gestellten Rohr (Turm) Probekörper fallen, um Experimente in der Schwerelosigkeit zu machen. Natürlich nur für kurze Zeit.
Grüße,
Karl

hi,
Schwerelos heißt soviel wie, dass mein keiner scheinbaren Kraft unterliegt bzw. dass diese sich gegenseitig aufheben und der Körper/das Objekt keiner Bewegungsbeschränkung (Boden, angebunden etc.) unterliegt.

Das ist im Alle freischwebend immer der Fall. Ob der Körper dabei die Erde umkreist, auf die Sonne fällt, einfach nur im Flieger einen Parabelflug macht, aus dem dritten Stock fällt oder im Gleichgewicht (etwa in einem der Lagrangepunkte) mehrerer schwerer Körper ist, spielt dabei keine Rolle. Da es im Universum unzählige massebehafteten Körper gibt, wird man ja auch überall von deren resultierenden Schwerkraft angezogen. Und "ruhend" oder "beschleunigt" bewegt im Schwerepotential einer/mehrerer Masse(n) ist schließlich relativ. Jeder darf sich ja als "ruhend" bezeichnen.

Gruß

PS:
In der ISS heben sich Massenträgheit und Anziehungskraft gegenseitig auf, so dass man keine Fliehkraft spürt. Fliehkraft ist eine "Scheinkraft", die jemand im Karousell spürt, wenn er aufgrund seiner Massenträgheit geradeaus fliegen will, die Gondel in aber in eine Kreisbahn zwingt. Die Kraft, mit der die Gondel in der Kreisbahn gehalten wird nennt man Zentripetalkraft. Sie ist zum Zentrum gerichtet. Die Fliekraft scheinbar entgegengesetzt.

Hallo "moonwatcher",

die Schwere eines Körpers ist dadurch gegeben, dass er duch die Gravitation eine Kraft auf einen anderen Körper ausübt, d.h. dass er durch die Schwerkraft (daher ja auch der Name) auf einen anderen Körper, eine Unterlage, drückt oder an einer Aufhängung zieht.

Wenn dieses beides nicht der Fall ist, dann befindet sich dieser Körper im Zustand der Schwerelosigkeit.

Das ist natürlich immer dann der Fall, wenn eine Gravitationskraft nicht messbar wirkt oder wenn der Körper und seine Unterlage sich mit derselben Geschwindigkeit relativ zueinander bewegen- dann kann der Körper nicht auf seine Unterlage drücken, weil sie z.B. beim freien Fall auf der Erde immer unter ihm wegfällt, er kann sie nicht einholen, um auf sie zu drücken.

Stelle dir vor, du stehtst auf einer Personenwaage und belastest sie, wenn sie a) auf dem Fußboden steht und b) wenn dieser ein Loch hat und sie zusammen mit dir nach unten fällt. Genau das passiert auch beim Parabelflug - die Passagiere fallen nach unten, und der sie umgebende Flieger, aber auch jedes einzelne Organ im Körper, macht diese Bewegung mit - kein Mageninhalt drückt auf denselben, kein Magen belastet die anderen Verdauungsorgane darunter - ein ganz anderes, ungewohntes Gefühl. Genau das z.B. macht mir beim Karussellfahren immer Probleme ...

Bei jeder Fall - oder Wurfbewegung, auch im Schwerefeld der Erde, befindet sich der fallende bzw. geworfene Körper im Zustand der Schwerelosigkeit. Bei einer geworfenen Flasche mit Wasser darin befindet sich das Wasser während der Wurfbewegung überall oder irgendwo in der Flasche, erst beim Aufprall drückt es wieder auf die Unterlage "Flaschenboden", dann ist es wieder schwer. Dasselbe passiert beim Trampolinspringen zwischen Absprung und Aufprall.

Die durch Luftreibung gegebene Mikrogravitation darf hier wohl vernachlässigt werden.

Eigentlich garnicht so schwer, oder?

Viele Grüße
Mnafred

moonwatcher,
schwerelos bist du immer, wenn du dich im freien Fall befindest.
Fällst du runter auf den Mond bist du schwerelos bis zum letzten Millimeter bevor du aufknallst. Nur deine Geschwindigkeit ändert sich.
Auf die Erde runter wäre das genauso, wenn nicht deren Atmosphäre dir entgegenwirken würde, allso kein freier Fall mehr.
Gruß Hans

Hallo,
auch die ISS und alle erdumkreisenden Satelliten sowie der Mond "fallen" ständig um die Erde.Nur eben so schnell,daß sie immer herumfallen und nicht mehr "auf" die Erde fallen.
Gruß Armin

Hallo Andi,
Da keine Kräfte auf dich wirken,bist du schwerelos.Die Gravitationskraft ist da tatsächlich verwirrend,weil du beim freien Fall immer schneller wirst und trotzdem schwerelos bist,während des Fallens.Im Prinzip drückt uns der Erdboden ständig,beschleunigend nach oben,ohne das wir schneller werden.Das ist eine Eigenart der Gravitation.Beim Sturz bzw. Fall geben wir ja der Anziehung nach und dabei sind wir eben schwerelos.Schon kompliziert,ich weiß[:)].
Im Raumschiff mit laufenden Triebwerken,herrscht tatsächlich eine Kraft in Richtung der Triebwerke.Ließe man die Triebwerke nur so schwach laufen,daß eine Beschleunigung von ca. 1g herrscht,dann könnte man ganz bequem wie bei Star Trek durchs Raumschiff spazieren.
Gruß Armin

Hallo Andi,
Ein Nachtrag noch.Was ist bzw. wie bemerken wir eigentlich Schwerelosigkeit? Auf der Erde,in der beschleunigenden Rakete oder in einer Zentrifuge werden wir vom Erdboden,dem Raketenfußboden oder dem Sitz im Karussell festgehalten.Dabei drückt ein Atom aufs andere,ein Organ(Magen) aufs nächste,eine Bandscheibe auf die andere(was unangenehm sein kann).Im freien Fall oder im weit von Massen entfernten Raum ist das nicht so.Dabei spielt es keine Rolle,ob man fällt oder mit hoher Geschwindigkeit durchs All fliegt oder nur still vor sich hin existiert.Es drückt keine Kraft irgendwie unsere Atome,Organe zusammen.
Gruß Armin

Hallo Andi

"Ok, aber wenn ich "irgendwo" im freien All "rumschwebe", befinde ich mich dann in diesem moment im freien Fall? Ich steh doch quasi auf der Stelle. Oder liegt genau hier mein Denkfehler?" schreibst du.

"Freier Fall" ist ein astrophysikalischer Ausdruck und bezeichnet einen Zustand unbeeinflußt von jeglichen Kräften. Im Raum stehst du kvasi nie "auf der Stelle", sondern du bewegst dich auf einer Bahn, die dir der Raum zuweist. Du befindest dich immer in einem Schwerkraftfeld, wenn es auch noch so klein ist, mit der dir eigenen Geschwindigkeit. Diese kan dann nur geändert werden, wenn eine Kraft darüber hinaus auf dich einwirkt.
Gruß Hans

Hallo Andy,

das Allermeiste ist ja schon gesagt, aber hier doch noch einige Ergäzungen, die vielleicht weiterhelfen.

Grundsätzlich kann man sagen, dass Schwerelosigkeit immer dann gegeben ist, wenn sich ein Körper "frei" im Raum bewegen kann, d.h. nur und ganz allein unter dem Einfluss der Schwerkraft. Die muss mindestens wirken. "Frei" bedeutet hier: keine andere Kraft wirkt.
Insofern sollte der erste Satz bei Hans
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">"Freier Fall" ist ein astrophysikalischer Ausdruck und bezeichnet einen Zustand unbeeinflußt von jeglichen Kräften.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">ergänzt werden durch "ausser durch die Schwerkraft"; das geht ja auch aus seinen weiteren Formulierungen hervor.

Du schreibst:
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich fliege mit ienem Raumschiff geradewegs auf die Erde zu. Sagen wir mal konstant mit 400kmh und befinde mich im "freien Weltall" (ich sag jetzt einfach mal 100.000km von der Erde entfernt). Bin ich in diesem Raumschiff schwerelos also kann darin umherfliegen oder nicht, weil das Raumschiff sich ja fortbewegt? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Diese Frage kann man nur für den Fall mit "ja" beantworten, wenn die 400km/h auf einer Kreisbahn gegeben sind, wo Raumschiff samt Inhalt synchron um einen Zentralkörper "herumfallen".

In deinem Beispiel "Annäherung an die Erde" mit konstanter Geschwindigkeit funktioniert das nicht, denn:

Schwerelosigkeit ist dann nur beim freien Fall gegeben, und das ist eine beschleunigte Bewegung, d.h. bei der Annäherung an die Erde wird das Raumschiff immer schneller, wenn es frei fällt. Um es auf konstanter Geschwindigkeit zu halten, müsste es immer stärker abgebremst werden, d.h. eine äußere Kraft müsste der Gravitationskraft entgegenwirken.

So ist also irgendwo im Weltraum, wenn keine weitere Kraft ausser der Schwerkraft von Himmelskörpern wirkt, immer ein freier Fall gegeben, auch wenn sich das Raumschiff zunächst nur mit etwa 0,5mm pro Woche bewegt. Wenn es still steht, ist es müßig, von einer Fall- BEWEGUNG zu sprechen, aber dann wäre Schwerelosigkeit gegeben. Jetzt wäre evtl noch zu klären, woran man merkt, dass es still steht, aber das wäre wieder eine andere Geschichte.

Viele Grüße
Manfred

Bei Douglas Adams gibt es wohl eine weitere Form der Schwerelosigkeit: man wirft sich mit aller Kraft auf den Boden, kurz vorm Aufprall muss man durch ein externes Ereignis so überrascht werden, dass man vergisst, auf den Boden zu fallen - Folge ist ein Schweben in Schwerelosigkeit. Nur darf man sein Überrascht-Sein nicht beenden, sonst erinnert sich der Körper der physikalenschen Gesetze und beendet seinen vorher unterbrochenen Fall.

's Jonas

Hallo Manfred,
das mit der Schwerkraft ist so eine Sache! Unsere Physiker kommen mit der Gravitation auch nicht so richtig hin.
Im Allergrößten hat Einstein sie als Kraft abgeschafft. Er sagt, daß Anwesenheit von Materie den Raum beeinflußt und nannte das Raumkrümmung.
Wenn ich mich allso auf einer euklidischen Geraden auf die Erde zubewege und an ihr vorbeifliegen würde, sieht das vom Raum aus gesehen gar nicht so aus. Der meint halt eben ich fliege in einer Kurve weg und Energie muß her, weil die euklidische Gerade von dem garadesten Weg durch den von der Erde beeinflußten Raum abweicht. Mit euklidischen Augen gesehen beschreibe ich im Falle keiner Energiezufuhr eine Kurve auf die Erde zu.
Jetzt wiederrum erhöht sich laufend meine Geschwindigkeit, was doch auf eine Kraft hindeutet.

Im Allerkleinsten, auf Teilchenniveau, möchte man auch gerne von einer Kraft sprechen und postuliert sogar ein Austauschteilchen, das Graviton. Doch da ist die Gravitation so verschwindend gering, daß man mit ihr auf dem Niveau kaum rechnen kann. Wenn jetzt aber eine Unmenge von Teilchen zusammengepreßt werden, macht sie sich doch wieder geltend und wird überwältigend stark.

Gruß Hans

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Jetzt wiederrum erhöht sich laufend meine Geschwindigkeit, was doch auf eine Kraft hindeutet.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Nein, das erklärt sich dadurch, dass nicht der Raum, sondern die Raumzeit gekrümmt ist. Die Weltlinie ist krumm, also die Kurve im Weg-Zeit-Diagramm, nicht nur die Bahnkurve.

Hallo Hans,

ich denke, wir stimmen darin überein, dass es Ursachen für Beschleunigungen von Körpern gibt. Diese können z.B. mechannischer Art sein oder eben durch den Einfluss von Himmelskörpern erfolgen.
Seit meiner Schulzeit begleitet mich z.B. das Gravitationsgesetz und die damit berechenbare Kraft zwischen zwei Körpern. U.a. damit hat sich bei mir ein Verständnis von Bewegungsabläufen entwickelt, mit dem ich gut umgehen kann. Dabei muss ich mir den "wirklichen" Wirkungszusammenhang (Krümmung der Raumzeit) nicht jedes Mal bewusst machen, ich nenne es dann einfach "Gravitationskraft".

Wichtig wäre mir nur zu wissen, ob es abgesehen von diesem Aspekt andere Ungenauigkeiten in meiner Darstellung geben sollte. Wenn ja, dann freue ich mich über den entsprechenden Hinweis. Die Probleme, die ich ansonsten mit der Schwerelosigkeit habe, sind ganz menschlicher Natur: diese Momente, in denen ich sie spüren kann, gefallen meinem Magen üüüüberhaupt nicht ....

Viele Grüße
Manfred

Hallo Andi,
Die hohe Geschwindigkeit eines Raumschiffes spielt gar keine Rolle.Nur ob das Triebwerk läuft oder nicht.Die Astronauten an Bord sind genauso schnell wie das Schiff.Die Differenzgeschwindigkeit ist ja gleich null.Auch bei fast Lichtgeschwindigkeit,bist du im Raumschiff schwerelos,wenn kein Antrieb arbeitet oder das Schiff irgendwie durch eine Kraft beschleunigt oder abgebremst wird.Die Astronauten auf der ISS machen auch Außenmissionen ohne wegzufliegen trotz 8km/s Geschwindigkeit.In einem fahrenden Zug sitzt du ja auch ganz ruhig im Sitz oder stehst,egal wie schnell der Zug fährt.Nur beim Anfahren oder Bremsen mußt du dich festhalten.
Gruß Armin

Hi Manfred, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Diese Frage kann man nur für den Fall mit "ja" beantworten, wenn die 400km/h auf einer Kreisbahn gegeben sind, wo Raumschiff samt Inhalt synchron um einen Zentralkörper "herumfallen".<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Bin ich nicht ganz einverstanden mit der Aussage.

Das Beispiel 100000km von der Erde entfernt mit gleichbleibender Geschwindigkeit auf die Erde zufliegen ist ein freier Fall. Das Raumschiff beschleunigt nicht, damit wirkt im Inneren keine Kraft auf einen Körper- und damit hast du für das Raumschiff und auch für alles was innerhalb ist Schwerelosigkeit.

Das sich das Raumschiff dabei mit unserer Galaxie auch noch mit einem anderen Vektor durch die Gegend bewegt kann man noch anmerken, bewirkt aber auch nichts.

Das mit deiner Kreisbahn gilt ja nur für den Sonderfall Beispiel ISS

Gruß
Stefan

Hi Stefan,
alles richtig aber beim freien Fall auf die Erde beschleunigt man schon und zwar durch die Erdanziehung.Eine gleichbleibende Geschwindigkeit ist dadurch nicht möglich.Trotzdem ist man schwerelos weil die Beschleunigung durch die Gravitation erfolgt und nicht durch einen Antrieb.Das ist für viele verwirrend.
Um mal noch auf Scifi-Filme und die Möglichkeit normal im Raumschiff spazieren zu gehen,zurückzukommen,das geht nur bei laufendem Triebwerk oder durch "künstliche" Schwerkraft in Form eines rotierenden Zylinders in dessen Inneren man mit den Füßen nach außen weisend steht.
Bei Star Trek hat man künstliche Schwerkraftgeneratoren erfunden,die es aber nicht gibt und wohl auch nicht geben wird.Das ist der Tribut an filmerische Freiheit.
Gruß Armin

Hallo Jemand,
du schreibst "Nein, das erklärt sich dadurch, dass nicht der Raum, sondern die Raumzeit gekrümmt ist. Die Weltlinie ist krumm, also die Kurve im Weg-Zeit-Diagramm, nicht nur die Bahnkurve."

Das mit der Krümmung der Raumzeit fällt mir besonders schwer. Bedeutet das rein praktisch, daß für eine bestimmte Wegstrecke im Schwerefeld kontinuierlich immer weniger von meiner Zeit draufgeht je stärker es wird, was ja der Beschleunigung gleichkommt.

Wenn man folgenden, empfehlenswerten Link studiert:
http://www.einstein-online.inf…iefung/FahrstuhlKruemmung
kann man folgendes lesen.
Zitat:
"In Einsteins geometrischer Theorie der Gravitation dagegen bewirkt diese Masse eine Verzerrung der Raumzeit: War die gravitationsfreie Raumzeit (jene der speziellen Relativitätstheorie) flach, ist die Raumzeit in Anwesenheit dieser Masse gekrümmt. In dieser gekrümmten Raumzeit gibt es keine Raumzeitgeraden mehr, ebenso wenig wie es auf der Oberfläche einer Kugel Geraden gibt. Es gibt lediglich Geodäten, geradestmögliche Raumzeitbahnen. Testkörper in der Umgebung der Zentralmasse folgen den geradestmöglichen Bahnen in der durch die Masse gekrümmten Raumzeit. Die Gravitation lenkt Testkörper nicht von ihren geraden Bahnen ab - sie verzerrt Raum und Zeit und definiert damit neu, was es bedeutet, sich auf einer geradestmöglichen Bahn zu bewegen."

Der "Testkörper" merkt nichts. Betrachte ich ihn aber, sehe ich, wie er immer schneller wird. Eine reelle Kraft wirkt ja auch nicht.
Gäbe es da was richtig anschauliches, das einem das erklären könnte?

Hi Armin,

klar- irgend ein Schwerkrafteinfluss ist immer dar- aber für das Beispiel mit dem Raumschiff gilt eben- wirkt irgendeine Schwerkraft von außen ein dann wirkt diese auf das Raumschiff und auf den Inhalt (Mensch). Solange das Raumschiff nicht selbst beschleunigt, verzögert oder eine Kurve fliegt befindet es sich selbst und auch alles darin im freien Fall- der Mensch empfindet das als schwerelos.

Hi Andi, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Dazu müsste aber das Flugzeug eine bestimmte Geschwindigkeit halten <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Korrekt, der Pilot muss eine ganze bestimmte Flugbahn einhalten und auch seine Triebwerke passend steuern.

Zum Raumschiff das auf die Erde zufliegt- du würdest darin prinzipiell bis zum Aufschlag "schwerelos" sein- allerdings wird das Raumschiff beim Eintritt in die Lufthülle abgebremst- also verzögert- damit endet die Schwerelosigkeit für den Passagier irgendwo vorne an der Kabinenwand.

Gruß
Stefan