Das Fallen und die Schwerelosigkeit

[Scrypt0n]

Aha, und ich würde sagen, die Astronauten der ISS sind schwerelos, weil das Schwerefeld der Erde nicht viel höher reicht als 400 km.

Das ist Blödsinn und das weißt du auch.

Nö, wieso?

Weil kein Mensch so blöd sein kann.
Oder willst du dich als ein solcher outen?

Wieso? Noch nie einen Bericht über die ISS gesehen? In Fernsehberichten sieht man, dass die Astronauten der ISS schwerelos sind.

Aber nicht wegen der Entfernung von 400 km, sondern weil die Orbitalgeschwindigkeit einen freien Fall simuliert.

Aha, und ich würde sagen, die Astronauten der ISS sind schwerelos, weil das Schwerefeld der Erde nicht viel höher reicht als 400 km.

Was du sagen würdest ist nicht relevant - weil schlicht nicht zutreffend. Die Physik, die Praxis als auch die NASA bzw. die Astronauten der ISS widersprechen dir.
Würde das Schwerefeld nicht weiter reichen als als 400km, könnte sie den Mond nicht in ihrer Bahn halten; der würde aufgrund seiner Entfernung von 300.000 km seine Kreisbahn zwangsläufig verlassen und sich auf einer Geraden von uns verabschieden.

Mit jeden GPS-Empfänger lässt sich deine Aussage widerlegen. Wäre deine Aussage richtig, würde man immer die selbe Anzahl von Satelliten finden.
Genau das aber ist nicht der Fall.

Also mit einem GPS-Empfänger kann man keine Satelliten orten.

Doch, kann man.
Es kann angezeigt werden, wie viele Satelliten des GPS gerade in Erreichbarkeit sind.

Ja, ok, GPS-Satelliten, nicht aber andere Satelliten.

Es ging, wenn du den Kontext beachten würdest, auch nicht um andere Satelliten sondern ums GPS - und dahingehend kann deine Aussage mit jedem GPS-Empfänger als falsch belegt, also falsifiziert werden.

Wobei aber Körper in etwa auf der Höhe 600 km und höher nicht mehr zu Boden fallen.

Natürlich tun sie das.

Nö

Doch.
Wenn dessen Bahngeschwindigkeit nicht reicht, um der Gravitation entgegen zu wirken dann fällt das Objekt auf die Erde. Ob das nun eine Höhe von 400km, 600km oder 800km besitzt spielt dabei keine Rolle.

denn die Lichtgeschwindigkeit beruht auf Berechnung, nicht auf Messung.

Diese Aussage kann ebenso wie die vorangegangenen durch Tatsachen einfach widerlegt werden.
Hier findest du eine Liste von Messungen der Lichtgeschwindigkeit, angefangen im Jahr ~1620:
>Klick<

[Janina]

Das ist Blödsinn und das weißt du auch.

Nö, wieso?

Das ist ausnahmsweise mal KEIN Riesenblödsinn.
Wer tot ist, weiß nicht dass er tot ist, es ist nur schwer für die Anderen.
Genau so ist das wenn man dumm ist.

[Zeus]

Das ist Blödsinn und das weißt du auch.

Nö, wieso?

Das ist ausnahmsweise mal KEIN Riesenblödsinn.
Wer tot ist, weiß nicht dass er tot ist, es ist nur schwer für die Anderen.
Genau so ist das wenn man dumm ist.

Eine Manifestation des Dunning-Kruger-Effekts

[seeadler]

da das Thema an sich "Was ist Fallbeschleunigung" heißt, würde ich gerne auch auf diese doch recht einfache Frage eine ebenso einfache Antwort lesen. Ist dies möglich?

Der Grund: Als ich mich vor Jahrzehnten mit eben jenem Thema vornehmlich beschäftigte, und sozusagen in den Kinderschuhen der Physik herum stapfte, fragte ich mich, als ich die fallenden Gegenstände beobachtete, warum man denn jene Beschleunigung eigentlich gar nicht sehen kann. Denn wenn ich es beobachte, den fallenden Gegenstand, habe ich nicht wirklich den Eindruck, als ob es schneller fallen würde. Ist dies ein zwangsläufiger optischer Effekt? Weil mein Blick sozusagen automatisch folgt?

Doch meine primäre Frage ist jene: Wir sprechen doch bei einem frei fallenden Körper auch zugleich vom Zustand der Schwerelosigkeit. Ist kein Luftwiderstand, so erfährt also der frei fallende Körper keine auf ihn wirkende spürbare Kraft. Ist diese Aussage richtig?

Wenn dem jedoch so ist, er also schwerelos ist, und somit keine auf ihn wirkende Kraft registriert, registrieren kann, wie ist es dann möglich, dass jener Körper beschleunigt wird?. Wenn ich ein Auto, irgend eine Maschine beschleunige, in der ich mich befinde, dann wirkt doch auch auf mich die beschleunigende Kraft und lässt mich quasi in den Sitz zurück drücken. Frage: Ist diese Wirkung nur deshalb, weil gegen diese mechanische Beschleunigung die gravitative Beschleunigung wirkt?

Warum also spüren wir keine beschleunigende Kraft im Gravitationsfeld? Ist das denn wirklich so?

Mag sein, dass diese Frage für den einen oder anderen zu simple erscheint, ich bitte trotzdem um eine entsprechende Antwort, wenn es möglich ist.

Gruß
Seeadler

[Scrypt0n]

Als ich mich vor Jahrzehnten mit eben jenem Thema vornehmlich beschäftigte, und sozusagen in den Kinderschuhen der Physik herum stapfte, fragte ich mich, als ich die fallenden Gegenstände beobachtete, warum man denn jene Beschleunigung eigentlich gar nicht sehen kann. Denn wenn ich es beobachte, den fallenden Gegenstand, habe ich nicht wirklich den Eindruck, als ob es schneller fallen würde.

Dafür war wohl zum einen die Höhe nicht ausreichend, zum anderen durchaus auch durch das nahezu automatische Verfolgen des Auges irreführend.

Selbstverständlich beschleunigt der Körper konstant mit ~9,8m/s. Das lässt sich in sogenannten Falltürmen am besten bestimmen, da kommen dann auch Aufnahmen wie solche heraus:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ ... g_ball.jpg

Die Formel dazu lässt sich aus z.B. Wikipedia entnehmen.

Du lässt einen Gegenstand, von welchem du die Masse hast aus 1m Höhe fallen und misst die Zeit. Die zeit die der Körper dafür gebraucht hat misst du. Dann lässt du den Gegenstand aus immer größeren Höhen fallen und wiederholst das, alle Ergebnisse schreibst du dann in einer Tabelle auf.
Anschließend zeichnest du ein kathetisches Koordinatensystem mit x- und x-Achse und trägst die Höhen und Zeitwerte ein.
Dann solltest du eine nette Kurve erhalten.

Doch meine primäre Frage ist jene: Wir sprechen doch bei einem frei fallenden Körper auch zugleich vom Zustand der Schwerelosigkeit.

Das kommt drauf an. Schwerelosigkeit ergibt sich in der Regel aus Gewichtslosigkeit. Also die Abwesenheit eines spürbaren Gewichts. Bei einem wirklich freien Fall kommt es damit tatsächlich zur Schwerelosigkeit - insofern richtig.

Warum also spüren wir keine beschleunigende Kraft im Gravitationsfeld?

Wie meinst du das?
Ich behaupte, dass wir jede beschleunigende Kraft messen können. Andernfalls hätten Beschleunigungssensoren in im All - wie in Satelliten z.B. - wohl kaum einen Nutzen, die sich ja ebenfalls auf die Trägheit einer darin definierten Masse beziehen.

Deshalb finde ich dein Zugbeispiel ungewöhnlich, dessen Korrektur du durch deine darauf folgende, mit Ja zu beantwortende Frage selbst gibst.
Der Zug verändert seine Position, womit auch du deine Position veränderst und die Trägheit deines Körpers wahrnimmst.

[Zeus]

Doch meine primäre Frage ist jene: Wir sprechen doch bei einem frei fallenden Körper auch zugleich vom Zustand der Schwerelosigkeit. Ist kein Luftwiderstand, so erfährt also der frei fallende Körper keine auf ihn wirkende spürbare Kraft. Ist diese Aussage richtig?

Wenn dem jedoch so ist, er also schwerelos ist, und somit keine auf ihn wirkende Kraft registriert, registrieren kann, wie ist es dann möglich, dass jener Körper beschleunigt wird?. Wenn ich ein Auto, irgend eine Maschine beschleunige, in der ich mich befinde, dann wirkt doch auch auf mich die beschleunigende Kraft und lässt mich quasi in den Sitz zurück drücken. Frage: Ist diese Wirkung nur deshalb, weil gegen diese mechanische Beschleunigung die gravitative Beschleunigung wirkt?

Warum also spüren wir keine beschleunigende Kraft im Gravitationsfeld? Ist das denn wirklich so?
Mag sein, dass diese Frage für den einen oder anderen zu simple erscheint, ich bitte trotzdem um eine entsprechende Antwort, wenn es möglich ist.

Hier werden Sie geholfen:

[seeadler]

hallo Scrypton,

Du lässt einen Gegenstand, von welchem du die Masse hast aus 1m Höhe fallen und misst die Zeit. Die zeit die der Körper dafür gebraucht hat misst du. Dann lässt du den Gegenstand aus immer größeren Höhen fallen und wiederholst das, alle Ergebnisse schreibst du dann in einer Tabelle auf.
Anschließend zeichnest du ein kathetisches Koordinatensystem mit x- und x-Achse und trägst die Höhen und Zeitwerte ein.
Dann solltest du eine nette Kurve erhalten.

schon klar. Selbstverständlich damals auch mehrfach angewendet und entsprechende Werte übertragen. Mir ging es jetzt auch mehr um das subjektive Empfinden, an die Wahrnehmung, dass ich es nicht wirklich sehen kann, dass ein Körper beschleunigt wird. Sondern das Gefühl ist, dass es eine gleichbleibende Geschwindigkeit ist. Die Formeln selbst für Fallzeit, Fallhöhe, Fallgeschwindigkeit.... wenn ich die nicht kennen würde, könnte ich hier nicht solche Formeln vorsetzen, wie ich es mehrfach getan habe. Auch diese Formeln habe ich damals ebenfalls selbst entwickelt, weil ich dahinter kommen wollte, wie etwas funktioniert und man dies eventuell auch mathematisch einfach nachvollziehen kann. Wenn du niemanden hast, der dir erklärt, warum man diese oder jene Formel anwendet, dann musst du selbst herausfinden, warum man dies so tut. Ist zwar erheblich schwerer, aber man kann den Weg, also die Entstehung der Formeln, und somit ihre eigentliche Begründung besser nachvollziehen. Ist unheimlich interessant und aufschlussreich.

Aber wie gesagt, es entstehen dabei auch weitere noch offene fragen.

seeadler hat geschrieben:
Doch meine primäre Frage ist jene: Wir sprechen doch bei einem frei fallenden Körper auch zugleich vom Zustand der Schwerelosigkeit.
Das kommt drauf an. Schwerelosigkeit ergibt sich in der Regel aus Gewichtslosigkeit. Also die Abwesenheit eines spürbaren Gewichts. Bei einem wirklich freien Fall kommt es damit tatsächlich zur Schwerelosigkeit - insofern richtig.

nun ja, die Abwesenheit eines spürbaren Gewichts besagt nach meiner Logik, dass dann auch keine Kraft mehr wirkt. Das bedeutet, der Körper fällt, ohne dass eine Kraft auf ihn einwirkt - zumindest nicht wirklich spürbar. Ein Auto, das permanent beschleunigt wird, dem muss ich auch permanent Kraft zuführen?! Wie ich feststellt, denke ich, dass hier eventuell in diesem beispiel das Spüren und die Wirkung der Schwerkraft den Aufwand der Kraft rechtfertigt. Doch bei einem frei fallenden Körper nimmt ja die Schwerkraft ebenso zu, die auf den fallenden Körper einwirkt, doch sie ist nicht mehr spürbar - aber der Körper wird permanent beschleunigt.

seeadler hat geschrieben:
Warum also spüren wir keine beschleunigende Kraft im Gravitationsfeld?
Wie meinst du das?
Ich behaupte, dass wir jede beschleunigende Kraft messen können. Andernfalls hätten Beschleunigungssensoren in im All - wie in Satelliten z.B. - wohl kaum einen Nutzen, die sich ja ebenfalls auf die Trägheit einer darin definierten Masse beziehen.

ja, klar, messen werden wir sie können, weil wir ja dann jenes fallende Objekt mit einem Messverfahren erfassen. Fällt jedoch das Messgerät ebenfalls mit, so kann das Messgerät nach meiner Logik jene auf den anderen fallenden Körper einwirkende Kraft ncht erfassen, bzw messen.
Das mit der in den Satelliten befindlichen Massen, die die Beschleunigung widergeben, die auf den Satelliten wirken, ist ja ähnlich meinem Beispiel, wenn ich im Auto sitze und durch die Beschleunigung meines Wagens an den Sitz gedrückt werde. Falle ich aber mit dem Wagen, und werde ich somit ebenfalls gleich dem Fahrzeug genauso beschleunigt wie der Wagen, dnan merke ich weder den Unterschied noch kann ich feststellen, dass ich beschleunigt werde.

Warum stelle ich eine solche Frage?

na ja. irgend jemand hat hier geschrieben, dass die Masse eines Körpers eigentlich durch das Gewicht definiert wird. Ist nun die Beschleunigung gleich 0, so könnte ich beispielsweise eine Kugel mit einer Masse von 1 kg nicht wirklich als 1 kg Masse definieren. Denn sie hat ja dann kein Gewicht. Also könnte ich jene Kugel eventuell nur danach messen, welche Kraft ich aufwenden muss, um sie aus einem absoluten Ruhezustand in Bewegung zu bringen. Das heißt, hier ist es nicht mehr die Gewichtskraft sondern ausschließlich die Trägheit, die Rückschlüsse auf eine einwirkende Kraft gibt. Habe ich nun jene Kugel in Bewegung gesetzt, so muss ich mich hinter der Kugel her bewegen, und sie permanent antreiben, damit sie auch beschleunigt wird. Doch ich wage vorsichtig zu behaupten, dass ich dann bei gleicher Beschleunigung jedoch nicht mehr so viel Kraft aufwenden muss?? Abgesehen davon spielt dnan natürlich auch noch die Beschaffenheit, also die Dichte der Kugel, und somit ihre Elastizität eine Rolle, die den Aufwand der Kraft verändern könnte?

[seeadler]

Danke, Zeus, für den Film mit meinem früheren Liebling. Aber im Film wird nicht meine Frage erklärt. Hier wird lediglich der Unterschied zwischen der Trägheit und der Schwerkraft demonstriert.

Meine Frage zielt darauf ab, dass man doch eigentlich eine auf einen unmittelbar einwirkende Kraft irgendwie spüren müsste. Das Problem, das ich dabei habe ist, dass man Kräfte ja nur messen kann, gleich welcher Art sie sind, wenn man Vergleichsparameter hat. Wenn jedoch alles mit einem und neben einem in gleichem Maße beschleunigt wird, und somit auch eventuelle Messgeräte, so kann jene Beschleunigung nicht erfasst werden.

Ich verstehe noch immer nicht, warum man die Kraft, die einen fallenden Körper beschleunigen lässt, nicht spüren kann. Denn offenbar ist es ja auch so, dass die Trägheit, also die Eigenschaft des Körpers an sich dabei überhaupt keine Rolle spielt. Ich kann ja noch nachvollziehen, wenn man einen Körper beschleunigt, und man dnan die durch die Beschleunigung gewünschte Geschwindigkeit erreicht hat, man dnan die Beschleunigung selbst nicht mehr spüren kann, sie als quasi relativ gegen 0 geht. Aber dem ist ja im Gravitationsfeld nicht so, weil ja auch die Beschleunigung an sich erhöht wird.....

mmhm...

[Halman]

Danke, Zeus, für den Film mit meinem früheren Liebling. Aber im Film wird nicht meine Frage erklärt. Hier wird lediglich der Unterschied zwischen der Trägheit und der Schwerkraft demonstriert.

Prof Heinz Haber erklärt und beleg experimentell darüber hinaus auch den Unterschied zwischen Gewicht und Gravitation. Newtons Gewichtsdefinition ist damit veraltet.

Meine Frage zielt darauf ab, dass man doch eigentlich eine auf einen unmittelbar einwirkende Kraft irgendwie spüren müsste.

Ja, sofern eine Kraft auf den Körper einwirkt, bspw. bei einem aktivierten Triebwerk eines Raumschiffes. Doch im freien Fall schwebt das Raumschriff frei im Raum. Dieser Zustand besteht z.B. in der Umlaufbahn, ob nun kreisförmig oder elliptisch.

Der Griff der Raumzeit ist keine klassische Krafteinwirkung.

Das Problem, das ich dabei habe ist, dass man Kräfte ja nur messen kann, gleich welcher Art sie sind, wenn man Vergleichsparameter hat. Wenn jedoch alles mit einem und neben einem in gleichem Maße beschleunigt wird, und somit auch eventuelle Messgeräte, so kann jene Beschleunigung nicht erfasst werden.

Könnte es sein, dass Du die Begriffe Beschleunigung und Geschwindigkeit verwechselst? Beschleunigung bedeutet Geschwindigkeitsänderung infolge einer Krafteinwirkung. Die Geschwindigkeit ist ein Vektor, eine Änderung des Vektors, durch Richtungsänderung, Gescwindigkeitszunahme oder Verzögerung sind alles Formen der Beschleunigung, die spürbar sind. Die Geschwindigkeit (Impulserhaltung) können wir nur relativ ermitteln.
Stelle Dir vor, Du sitzt auf dem Deck eines großen Passagierschiffes bei sehr ruhiger See und Trinks was immer Dir gefällt. Du nimmst Dich als ruhend war und spürst eine leichte Brise. Ob Fahrtwind oder Wind vermagst Du nicht festzustellen. Erst Dein Blick zum Ufer offenbart Dir, dass Du in Bewegung bist. Oder fährt das Ufer an Dir vorbei? Von Deinem Bezugssystem aus betrachtet ja.

Ich verstehe noch immer nicht, warum man die Kraft, die einen fallenden Körper beschleunigen lässt, nicht spüren kann.

Schlicht und ergreifend, weil keine Kraft auf einen fallendenn Körper einwirkt. So ein Körper befindet sich im Zustand des freien Schwebens - kräftefrei. Seine Bewegung wird einzig und allein von der Raumzeit determiniert, also von der Gravitation (Scheinkraft - ohne Fernwirkung, sondern lokal).

Denn offenbar ist es ja auch so, dass die Trägheit, also die Eigenschaft des Körpers an sich dabei überhaupt keine Rolle spielt. Ich kann ja noch nachvollziehen, wenn man einen Körper beschleunigt, und man dnan die durch die Beschleunigung gewünschte Geschwindigkeit erreicht hat, man dnan die Beschleunigung selbst nicht mehr spüren kann, sie als quasi relativ gegen 0 geht. Aber dem ist ja im Gravitationsfeld nicht so, weil ja auch die Beschleunigung an sich erhöht wird.....

mmhm...

Nimm mal an, Du könntest in ein experimentelles Erdschiff steigen, welches durch einen Tunnel bis nach Neuseeland fällt. Der freie Fall bis zur anderen Seite der Erde dauert 42 Minuten. Nach 21 Minuten (im Erdkern) ist Deine Geschwindigkeit am Höchsten nach weiteren 21 MInuten bist Du (so hoffe ich) in Neuseeland. Deine Geschwindigkeit beträgt nun null, doch Deine potentielle Energie hat nun ihr Maxium. Und dann fällst Du zurück. Im Erdkern sinkt Deine potentielle Energie (Ep) auf null und Deine kinetische Energie (Ek) erreicht ihr Maximum. Die Summe (Gesamtenergie Eg) von Ep + Ek = Eg ist dabei immer identisch. Es variieren lediglich die beiden Bestandteile, aus denen sich Eg zusammensetzt.
Dies mag nicht so fachlich versiert sein, wie die Erklärungen von Zeus und nicht so mathematisch anspruchsvoll wie Deine Formeln, aber ich hoffe, dass Dir diese einfache Erklärung dennoch zusagt.
Im Erdschiff pendels Du wie ein Bummerang alle 84 am Ausgangspunkt in Europa zurück. Während des freien Falles, den man, da Du ja auch vom Erdkern aufsteigst, doch besser als freies Schweben bezeichnen sollte, verspürst Du kein Gewicht. Wenn Du die äußere Umgebung nicht wahrnimmst, so bist Du in Deinem Bezugssystem in Ruhe und offenkundig kräftefrei. Deine Bewegung wird einzig und allein von der Krümmung der Raumzeit, oder anders ausgedrückt, von der Gravitation determinert. Die Raumzeit "greift" Dein Erdschiff dort, wo es sich befindet (lokal, keine Fernwirkung). Und da Du in der Hälfte Deiner Pandelbewegung (im Zustand des freien Schwebens) nach oben fällst, entspricht dies vom Erdkern aus betrachtet einem entgegengesetzten Vektor mit einem Minuszeichen. Die Vektoren addieren sich zu null.
Dies ist meine "Lieschen-Müller-Herleitung" des kräftefreien Schwebens im Gravitationsfeld, trotzt Geschwindigkeitsänderung.

[Zeus]

Schlicht und ergreifend, weil keine Kraft auf einen fallendenn Körper einwirkt.

Einspruch!
Wenn keine Kraft auf den Körper (mit der Masse m) einwirkt, dann wird er auch nicht fallen.
Die Größe der Kraft ist F = m*g (in Erdnähe: g=9.81m/s²)
Sie bewirkt die nach unten gerichtete Fallbeschleunigung von b = g.