Zwillingsparadoxon: Unterschrift-Aktion aus den USA

[fb557ec2107eb1d6]

Die "International Space Station" ISS umkreist die Erde in einer Höhe von 350 km mit 28000 km/h auf einer (nahezu) Kreisbahn. Die ISS hat eine Masse von 455 t. Es wirkt auf sie die Gravitation und übt eine Zentripetalkraft von 4000 kN aus. Das entspricht einer Zentripetalbeschleunigung von 9 m/sec².

Eine zur ISS völlig baugleiche Station, die DS9-SS wird mit einem Kohlefaserband von 6730 km Länge mit der Raumstation Deep Space Nine (DS9) verbunden und umkreist diese mit 28000 km/h. Auch die DS9-SS beschreibt eine Kreisbahn. Auch auf die DS9-SS wirkt über das Kohlefaserband eine Zentripetalkraft von 4000 kN bzw. eine Zentripetalbeschleunigung von 9 m/sec².

D.h., dass sowohl die kinematischen Gegebenheiten (Kreisbahn, Radius, Geschwindigkeit, Beschleunigung) als auch die dynamischen Verhältnisse (Zentripetalkraft) für beide Raumstationen ISS und DS9-SS völlig identisch sind. Trotzdem ist die Situation für die beiden Besatzungen völlig unterschiedlich. In der ISS sind die Besatzungsmitglieder schwerelos. In der DS9-SS werden die Besatzungsmitglieder mit nahezu Erdschwere auf die der DS9 abgewandten Seite der DS9-SS gedrückt.

Kraft ist nicht gleich Kraft.

[Jocelyne Lopez]

Hallo zusammen,

Ich möchte nicht mit einem on-topic Beitrag diesen Thread "Zwillingsparadoxon: Unterschrift-Aktion aus den USA" stören aber ich möchte ganz kurz auf ein Fragebogen aufmerksam machen, das die Initiatoren der Aktion als Ergänzung online gestellt haben:

http://twinparadox.net/

ATTENTION PHYSICS PROFESSORS: To make sure your views are represented, please go to the Survey page and fill out and Submit the form.

Das Fragebogen ist zwar für "Physikprofessoren" gedacht, jedoch haben vielleicht Teilnehmer Interesse, auch ohne Physikprofessoren zu sein, sich darüber Gedanken zu machen und ihre Kommentare mitzuteilen.

Viele Grüße
Jocelyne Lopez

[Ernst]

Kraft ist nicht gleich Kraft.

Das läßt sich leicht erklären. Nehmen wir an, der Atsronaut befindet sich frei in der Mitte der Kapsel mit Abstand zu allen Kapselwänden.
In der ISS wirkt die Gravitation gleichermaßen auf die Kapsel, wie auch auf den Astronauten. Kapsel und Astronaut sind gleichberechtigte Einzelsatelliten und erfahren infolge Graviation die gleiche Beschleunigung.

Die an Deep Space Nine (DS9) angebundene Kapsel erfährt ihre Beschleunigung über die Kraftwirkung des Seils. Auf den Astronauten wirkt keine Kraft. Er fliegt geradeaus, während die Kapsel kreisförmig beschleunigt wird. Dadurch nähert er sich der Wand, bis er diese erreicht. Danach wirkt die Zentripetalkraft der beschleunigten Station über die Außenwand auf ihn.

Während also im ersten Fall beide Objekte direkt einer Zentripetalkraft ausgesetzt sind, erfolgt die Krafteinleitung an den Astronauten im zweiten Fall über den Umweg der Kapselwand.

Kraft ist schon gleich Kraft. Nur der Kraftfluß ist von den konkreten Bedingungen abhängig.


Gruß
Ernst

[fb557ec2107eb1d6]

Das läßt sich leicht erklären.

Dass du die Frage korrekt beantworten kannst, dessen war ich mir sicher

Kraft ist schon gleich Kraft. Nur der Kraftfluß ist von den konkreten Bedingungen abhängig.

Ja und nein. Kraft ist gleich Kraft. Aber auf die Astronauten der ISS wirkt die Gravitationskraft und auf die Astronauten der DS9-SS die elektromagnetische Kraft. Obwohl die EM-Kraft 10^39 mal stärker als die Gravitationskraft ist, wirkt sie im Gegensatz zur Gravitationskraft nur auf sehr kurze Distanzen.

[rmw]

Naja, die Resultierende muß man je erstmal aus den Bestandteilen errechnen.

Das schon, wenn es denn Bestandteile gibt.

Man kann das Ganze auch für geradlinige Beschleunigungen betrachten.
Wenn ich in einem Zug der beschleunigt wird, dem Zug entgegenlaufe, mit der gleichen "relativen Beschleunigung", dann muß ich zwar etwas Beinarbeit leisten, aber sonst ist es für meinen Körper völlig gleich ob der Zug unter mir hinwegbeschleunigt wird oder auch nicht. Noch anschaulicher ist es wenn ich auf einem Fahrad sitze. Es ist für mich auch völlig gleichgültig ob jetzt der Zug unter mir hinwegrollt oder ob ich neben dem Zug stehe.
Natürlich kann man jetzt sagen der Zug beschleunigt in die eine Richtung und ich "beschleunige relativ zum Zug" in die Gegenrichtung und das ist dann, sagen wir, "eine Corioliskraft geradliniger Bewegung". Nur wäre, wie gesagt interessant auf wen diese CKgB wirkt. Muß ich mich da über den Zug befinden, wie weit über Zug gilt das, darf ich auch neben Zug stehen und gilt diese CKgB dann nicht gleich für das ganze Universum "neben dem Zug".

Als nächstes betrachte ich eine Bewegung quer zum Zug. Nun hier habe ich nun eine Beschleunigung und auch eine Kraft. Denn wenn ich im beschleunigten Zug quer zur Bewegungrichtung einen Ball werfe, dann bleibt er natürlich auch, entsprechend einer Parabel, zurück, ganz analog dazu, wie wenn man einen Ball auf einer Scheibe zum Zentrum wirft. Will man das der Ball sich mit dem beschleunigten Zug mitbewegt so braucht man auch hier ganz analog zur Drehbewegung eine Kraft.

Also beim Zug kann man sagen eine Bewegung quer zum beschleunigten Zug bewirkt auf diesen Gegenstand Beschleunigung und daher auch eine Kraft, wenn er mit dem Zug in Bewegungsrichtung des Zuges mitbewegt wereden soll. (Ist ja auch offensichtlich) Eine Bewegung längs des Zuges (Zug nur als Beispiel) ergibt für den Gegenstand eine Vergrößerung oder Verkleinerung seiner Beschleunigung und dementsprechend eine Vegrößerung oder Verkleinerung der auf ihn wirkenden Beschleunigungskraft.
Daran ist nichts inkonsistent, wenn man unbedingt wollte, und es nicht ohnehin offensichtlich wäre, könnte man das durchaus als sauberen physikalischen Satz formulieren.
Jede beliebige Bewegung gegenüber dem beschleunigten Zug läßt sich in die beiden Komponenten aufteilen und dementsprechend behandeln

Analoges gilt natürlich auch für die Drehbewegung, man braucht nur Bewegung in Richtung des beschleunigten Zuges durch Bewegung in Umfangsrichtung der Scheibe zu ersetzen, und Bewegung quer zum Zug durch radiale Bewegung.

[Kurt]

Ernst, immer noch eine eigenständige Kraft?

Nimm eine rotierende Scheibe, stelle sie zum "Raum" ruhend, nimm die Gravitation und sonstige "Strahlung" weg.
Dann lass von irgendwoher in irgend eine Richtung eine Masse knapp über die Scheibe fliegen.
Wenn die Corioliskraft existiert dann wird diese Masse dabei beschleunigt, ansonsten nicht.


Gruss Kurt

[Ernst]

Analoges gilt natürlich auch für die Drehbewegung, man braucht nur Bewegung in Richtung des beschleunigten Zuges durch Bewegung in Umfangsrichtung der Scheibe zu ersetzen, und Bewegung quer zum Zug durch radiale Bewegung.

Es ist nicht möglich, vom translatorischen Fall auf den rotierenden Fall zu verallgemeinern. Das geht nur in umgekehrter Richtung. Die Bewegungsgleichung in allgemein beschleunigten Bezugssystemen lautet

Beschleunigtes Bezugssystem.png (3.71 KiB) 5358-mal betrachtet

Im rein translatorischen Fall sind nur die ersten beiden Terme vorhanden, im gleichförmig rotierenden Fall der 1.,2.,3. und 5. Term und im beschleunigt rotierenden System alle Terme. Und da sieht man, daß im gleichförmig rotierenden Fall zwei andere Trägheitskräfte dazukommen, die zudem beide unterschiedliche Inhalte haben, die Zentrifugalkraft ist ortsabhängig, die Corioliskraft relativgeschwindigkeitsabhängig. Die kann man analytisch deshalb nicht vermengen.

Mit so reiner Vorstellungs-physik/-mechanik muß man zurückhaltend sein. Sonst kann man leicht da landen, wo der Feder-Masse Spezi sitzt.

Gruß
Ernst

[Ernst]

Nimm eine rotierende Scheibe, stelle sie zum "Raum" ruhend, nimm die Gravitation und sonstige "Strahlung" weg.
Dann lass von irgendwoher in irgend eine Richtung eine Masse knapp über die Scheibe fliegen.
Wenn die Corioliskraft existiert dann wird diese Masse dabei beschleunigt, ansonsten nicht.

Die ganzen Posts verschlafen oder Dauerdenkblockade. Ich sag es Dir zum allerletzten mal, weil Du ein sympatischer Mensch bist. Sieh Dir das ZDF Video an. In Deinem Beispiel fliegt die Masse im rotierenden Bezugssystem tatsächlich in einer Kurve (Wasserpistole). Und im rotierenden Bezugssystem muß daher eine Kraft wirken. Die nennt man Corioliskraft.
So, versuch das zu verinnerlichen. Auch wenn es Monate dauert. Aber stell Dich nach all den unzähligen Erläuterungen nicht ständig auf Anfang.
Das war nun auch an Dich meine letzte Aktion. Es nervt.
Es ist alles übersichtlich im folgenden Link erklärt. Mehr ist da nicht zu sagen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Beschleunigtes_Bezugssystem

Du kannst Dir auch Gerhards Ableitung deines Falls ansehen und begreifen.

Physik-/Mechanik ist Analytik und Analytik verstehen und kein Traumland mit eigenen selbstgebastelten "Vorstellungen".

Gruß
Ernst

[Kurt]

Nimm eine rotierende Scheibe, stelle sie zum "Raum" ruhend, nimm die Gravitation und sonstige "Strahlung" weg.
Dann lass von irgendwoher in irgend eine Richtung eine Masse knapp über die Scheibe fliegen.
Wenn die Corioliskraft existiert dann wird diese Masse dabei beschleunigt, ansonsten nicht.

Die ganzen Posts verschlafen oder Dauerdenkblockade. Ich sag es Dir zum allerletzten mal, weil Du ein sympatischer Mensch bist.

Danke, du auch!

Sieh Dir das ZDF Video an. In Deinem Beispiel fliegt die Masse im rotierenden Bezugssystem tatsächlich in einer Kurve (Wasserpistole). Und im rotierenden Bezugssystem muß daher eine Kraft wirken. Die nennt man Corioliskraft.

Das habe ich mir angeschaut, das Wasser fliegt geradeaus!!
Es richtet sich nach keiner einzigen Kraft, weder der Fliehkraft, noch sonst einer.
Einzig seine Gravitation zwingt es in eine -nach unten- Bewegung, sonst nichts!

Die Kraft um die ihr streitet ist eine reine Scheinkraft die nicht existiert.
Warum gehst du nicht mal in den "Raum" hinaus, weg von der selber rotierenden Erde.
Dann wird auch dir klar was läuft.

Es ist kein Problem wenn du die Corioliskraft zu Berechnungen im rotierendem System Erde verwendest, bestimmt nicht!
Darum gehts nicht, sondern darum dass diese "Kraft" nicht existiert.
Nochmal, setz dich gedanklich neben eine Scheibe die nicht auf einer selber rotierenden Erde angepfropft ist.
Dann wirst du sehen dass diese Kraft nicht existiert, denn es entsteht keinerlei Wirkung auf geradlinig vorbeifliegende oder nicht bewegte Materie.


Gruss Kurt

[Hannes]

Hallo Kurt !

Das habe ich mir angeschaut, das Wasser fliegt geradeaus!!
Es richtet sich nach keiner einzigen Kraft, weder der Fliehkraft, noch sonst einer.
Einzig seine Gravitation zwingt es in eine -nach unten- Bewegung, sonst nichts!

Die Kraft um die ihr streitet ist eine reine Scheinkraft die nicht existiert.
Warum gehst du nicht mal in den "Raum" hinaus, weg von der selber rotierenden Erde.
Dann wird auch dir klar was läuft.

Das, was du sagst, stimmt. Nur musst du das leider dem Coriolisspezialisten verständlich machen. Der will alles besser wissen, hat aber keine Vorstellungskraft.
Nur mit Buchwissen kann man eben keine Physik machen.

Mit Gruß
Hannes