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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 15:22 Do 05.11.2009 | | Autor: | Dinker |
Guten Nachmittag
Ein Satellit dreht um die Erde.
Nun Frage ich mich welche Kräfte wirken auf den Satellit?
- Die Erdanziehung?
- Zentrifugalkraft?
- Nun wirkt auch eine Corioliskraft? Wenn ja wirkt die nun, wenn die geschwindigkeit von Erde und des Satelliten nicht identisch sind? Und in welche Richtung zeigt die Corioliskraft?
Vielen Dank
Gruss Dinker
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Hallo!
Die Corioliskraft ist eine Scheinkraft, die gar nicht für sich alleine existiert., sondern nur dann auf einen Körper zu wirken scheint, wenn der Körper von einem Beobachter in einem rotierenden Bezugssystem beobachtet wird.
Ein gängiges Beispiel ist ein Karussell, in dem jemand einem anderen einen Ball zuwirft. Von außen betrachtet ein klarer Fall: Der Ball fliegt gradlinig (naja, schwerkraft, aber lassen wir das) vom Werfer los, und ändert seine Flugrichtung nicht. Dummerweise dreht sich das Karussell ja unter dem Ball weiter, sodaß der Fänger längst wo anders ist, wenn der Ball ankommt.
Das physikalisch zu beschreiben, ist nicht weiter schwer.
Anders aber im System von Werfer und Fänger: Der Ball bewegt sich aus deren Sicht nicht mehr auf einer graden Bahn, sondern wird zur Seite weggedrängt. er wird also scheinbar zur Seite beschleunigt, sodaß scheinbar eine Kraft auf ihn wirken muß. Die Stärke der Kraft kann man ausrechnen, das ist die Corioliskraft.
Und jetzt das wichtige:
Die Coriolis-Kraft wirkt ja gar nicht wirklich auf den Ball!
Sie würde erst dann auftreten, wenn die Karussellfahrer es leid wären und grade Rohre zueinander legen würden, durch die sie die Bälle schicken. Von ihnen aus gesehen bewegt sich der Ball dann auf einer graden Bahn, aber von außen gesehen nicht mehr.
Da dein Satellit also völlig frei im Raum ist, wirkt keine Corioliskraft auf ihn.
Anders bei Luftströmungen. Wenn es bei uns ein Tiefruckgebiet gibt, will Luft von süden und norden genau darauf zuströmen. Sie will das gradlinig machen, wird aber aus Sicht der Erde durch die Coriolis-Kraft abgelenkt. Das ergibt diese hübschen, immer gleich gerichteten Wirbel auf der Wetterkarte.
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Hallo,
damit ein Körper eine Kreisbahn beschreibt, muss auf ihn eine Kraft zum Körpermittelpunkt wirken, eine Zentripetalkraft also. Die im Falle eines Satelliten dafür verantwortliche Kraft ist die Erdanziehungskraft. Weitere Kräfte treten nicht auf, wenn man davon ausgeht, dass ein Satellit reibungsfrei im Vakuum fliegt (was für genügend Höhe für diese Art von Aufgaben angenommen werden kann).
Aus irgendwelchen Gründen kommt immer sofort der Begriff Zentrifugalkraft ins Spiel, die sollte man hier tunlichst außen vor lassen.
Gruß, MatheOldie
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 21:15 Do 05.11.2009 | | Autor: | Dinker |
Guten Abend
Noch eine Frage. Sehe ich das richtig, dass die Rotation eine Zentrifugalkraft bewirkt, deren eine gleich grosse Zentripetalkraft entgegenwirken muss, die aufgrund der Erdanziehung entsteht?
Danke
Gruss DInker
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vorsicht... Die Gravitation IST die Zentripetalkraft. (Zumindest bei Satelliten, die den Boden nicht berühren). Graviatation / Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft halten sich in der Waage.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 07:47 Fr 06.11.2009 | | Autor: | MatheOldie |
> vorsicht... Die Gravitation IST die Zentripetalkraft.
JA!
> Graviatation / Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft halten sich in der Waage.
NEIN!!! Dann Good-bye ISS, sie würde geradlinig im Weltall verschwinden, weil die Kraft, die sie auf die Kreisbahn zwingen soll (die Zentripetalkraft), durch eine entgegengesetzte nach außen wirkende Kraft (nämlich die Zentrifugalkraft) aufgehoben würde! Nach dem Trägheitssatz bliebe eine geradlinige Bewegung übrig.
Die Astronauten in der ISS erfahren AUCH NUR die Anziehungskraft der Erde, deshalb fallen sie mit der ISS gemeinsam um die Erde herum (nach dem schönen Bild von Newton) und können -wie in einem frei fallenden Fahrstuhl oder Flugzeug im Steilflug- in der ISS schweben.
Anders ist die Situation bei einer Kurvenfahrt im Auto auf einer waagrechten Strecke:
Das Auto wird durch Reibungskräfte (Reifen-Straße) zum Kurvenmittelpunkt gezogen, das ist die Zentripetalkraft.
Der Schwerpunkt des Fahrers hat diese Bodenhaftung nicht und bewegt sich nach dem Trägheitssatz geradeaus. Da die Fahrzeugtür sich aber mit dem Fahrzeug zum Kurvenmittelpunkt bewegt, hindert sie den Fahrer am Ausführen der geradlinigen Bewegung und drückt ihn nach innen auf die Kreisbahn. Der Fahrer erlebt dies so, als ob eine Kraft ihn nach außen gegen die Tür drückt und spricht vom Auftreten einer Zentrifugalkraft.
Zur Vermeidung von Denkfehlern ist es sehr empfehlenswert, rotierende Bezugssystems wenn eben möglich zu vermeiden, dann kommt man mit Trägheitssatz und Zentripetalkraft aus.
Mit freundlichem Gruß, MatheOldie
Newtons Idee ins Bild gesetzt:
http://schulen.eduhi.at/riedgym/Physik/11/satellit/satelliten.htm
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Hallo!
Naja gut, in so fern gebe ich dir recht, man kann das auch rein nach Newton machen, der so nen Satelliten als "ewig fallend" betrachtet.
Aber so rein formal kann man mit
[mm] $\gamma\frac{m_1m_2}{r^2}=m\omega^2 [/mm] r$
den Bahnradius schon eleganter lösen. Finde ich zumindest.
Und dieser Ansatz wird auch überall angewandt, auch bei Teilchen im Magnetfeld etc.
Zur Zentriptalkraft kann ich dir allerdings nicht beipflichten. Da zitiere ich auch mal Wiki:
"Die Zentripetalkraft ist diejenige Kraft, die auf einen Körper wirken muss, damit sich dieser auf einer gekrümmten Bahnkurve bewegt."
Die ZK ist keine Kraft mit immer gleicher Wirkung. Es ist lediglich die Kraft, die den Körper auf der Kreisbahn hält. Ob das nun die Gravitation ist, die schräggestelltn Autoreifen, ein Magnetfeld, oder die verschlungenen Schienen einer Achterbahn.
Der Witz ist ja nun, daß die Gravitation unabhängig von der Masse auf sämtliche Materie gleich wirkt und zudem sämtliche Materie auch durchdringt. Deshalb fallen Astronaut und ISS im gleichen Maße, befinden sich relativ zueinander also in einem kräftefreien verhältnis. Beim Auto erfolgt die Kraftübertragung auf die gesamte Masse eher mechanisch, dadurch wird die ZK plötzlich sichtbar.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 11:21 Sa 07.11.2009 | | Autor: | leduart |
Hallo EH
> Naja gut, in so fern gebe ich dir recht, man kann das auch
> rein nach Newton machen, der so nen Satelliten als "ewig
> fallend" betrachtet.
>
> Aber so rein formal kann man mit
>
> [mm]\gamma\frac{m_1m_2}{r^2}=m\omega^2 r[/mm]
Genau das sagt doch matheoldie: die Gravitationskraft bringt die nötige Zentripetalkraft auf!
also kein Widerspruch.
> den Bahnradius schon eleganter lösen. Finde ich
> zumindest.
> Und dieser Ansatz wird auch überall angewandt, auch bei
> Teilchen im Magnetfeld etc.
genau, aber immer besser mit den Worten Lorentzkraft wirkt als Zentripetalkraft, da sie senkrecht zu v steht.
>
> Zur Zentriptalkraft kann ich dir allerdings nicht
> beipflichten. Da zitiere ich auch mal Wiki:
>
> "Die Zentripetalkraft ist diejenige Kraft, die auf einen
> Körper wirken muss, damit sich dieser auf einer
> gekrümmten Bahnkurve bewegt."
Wo widerspricht das obigem Artikel?
> Die ZK ist keine Kraft mit immer gleicher Wirkung. Es ist
> lediglich die Kraft, die den Körper auf der Kreisbahn
> hält. Ob das nun die Gravitation ist, die schräggestelltn
> Autoreifen, ein Magnetfeld, oder die verschlungenen
> Schienen einer Achterbahn.
Versteh ich nicht. wer behauptet denn dass die ZK immer gleiche Wirkung hat?
> Der Witz ist ja nun, daß die Gravitation unabhängig von
> der Masse auf sämtliche Materie gleich wirkt und zudem
> sämtliche Materie auch durchdringt. Deshalb fallen
> Astronaut und ISS im gleichen Maße, befinden sich relativ
> zueinander also in einem kräftefreien verhältnis. Beim
> Auto erfolgt die Kraftübertragung auf die gesamte Masse
> eher mechanisch, dadurch wird die ZK plötzlich sichtbar.
Da find ich die Darstellung von Mo besser: beim Auto erfolgt die Kraft eben nur auf die mit den reibenden Teilen ( Reifen) fest verbundenen Teile , und NICHT wie beim Sattelit auf die "ganze" Masse. Das Fehlen der Zentripetalkraft merkt man, bzw, dass erst die Halterung oder Tür die ausüben können.
Ich bin wie oldie der Meinung dass man viel Verwirrung sparen kann, wenn man so gut wie möglich im Inertialsystem arbeitet, also nicht mit Zentrifugalal und Corioliskräften.
Gruss leduart
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Gravitation