Künstliches Schwerkraftfeld

@alle

Ich habe deswegen auch „Künstliches Schwerkraftfeld“ geschrieben weil es keine echte sein wird. Der Effekt würde für Raumschiffe als Beispiel aber ausreichen.

Auf dem Gymnasium, wurde mir auch mal eine Influenzmaschine präsentiert, wo beim anfassen von einer Frau, dieser die Haare zu Berge standen, als wenn diese schwerelos geworden sind.

Wikipedia: Influenzmaschine

Bei dem Verfahren der Pulverlackierung oder Beschichtung wird dieser Effekt auch ausgenutzt, indem als Beispiel, bei einem Fahrradrahmen, dieser anziehend gemacht wird, damit das Pulver am Rahmen haftet und im nächsten Arbeitsschritt dieses erhitzt wird damit es schmiltzt.

Wikipedia: Pulverbeschichten

Peter0167 schrieb:Hast du mal versucht, den Raum derart zu krümmen, dass ein Objekt mit einer Mondmasse in 300.000km Entfernung auf eine Umlaufbahn gezwungen wird, incl. gebundener Eigenrotation?

Bist Du wirklich sicher dass Umlaufbahnen etwas mit Raumzeitkrümmung zu tun haben? Im Physikunterricht (1971, ist lange her) haben wir das ganz konventionell durch eine ziemlich einfache Gleichung gelöst: Das Objekt (damals ein Satellit, aber zum Mond dürfte es keine Unterschiede geben) wird von der Erde die gleiche Strecke je Zeiteinheit angezogen wie eben dieses Objekt durch seine Eigengeschwindigkeit den Abstand zur Erde vergößert. Heraus kommt eine Kreislinie, die zu einer Umlaufbahn wird weil die Erde num mal eine Kugel ist.
Ich habe die Worte des Physiklehrers noch im Gedächtnis: "Der Satellit fällt ständig um die Erde herum. Und weil er sich im freien Fall befindet gibt es auf ihm auch keine Schwerkraft".
Das alles aber durch konventionelle Physik erklärbar. Galileo und Newton lassen grüßen. Die Sache mit der Raum-Zeitverkrümmung muß was anderes, wesentlich schwächeres sein.
Irgendwann, irgendwo habe ich mal gelesen dass die Verzerrung bei der Merkurbahn tatsächlich messbar ist weil unsere Sonne doch ein um einiges größeres Objekt ist.

Lupo54 schrieb:Bist Du wirklich sicher dass Umlaufbahnen etwas mit Raumzeitkrümmung zu tun haben?

Ich denke schon. Im Unterschied zu den anderen Grundkräften, welche über Wechselwirkungsteilchen vermittelt werden, erfolgt das bei der Gravitation über die Krümmung des Raumes.

Im Grunde "denkt" der Mond, er flöge geradeaus, er hat wirklich Null-Ahnung, dass der gekrümmte Raum ihn auf einer Geodäte in eine Umlaufbahn zwingt. Möchte nicht wissen, was geschieht, wenn er davon "Wind bekommen" würde :D

Bei Elektronen kann man ja beobachten, dass sie vor Wut schäumen (also Synchrotron-Strahlung emmitieren), wenn man sie auf eine krumme Bahn zwingt (in Fachkreisen bezeichnet man das daher auch als Wutstrahlung).

Lupo54 schrieb:Heraus kommt eine Kreislinie, die zu einer Umlaufbahn wird weil die Erde num mal eine Kugel ist.

Die Erde ist ja nur annähernd eine Kugel, und würden Mond und Erde tatsächlich nur aneinander "ziehen", wäre das System vermutlich nicht so stabil wie es ist.

Lupo54 schrieb:Ich habe die Worte des Physiklehrers noch im Gedächtnis: "Der Satellit fällt ständig um die Erde herum. Und weil er sich im freien Fall befindet gibt es auf ihm auch keine Schwerkraft".

Mit dem freien Fall hat er auch recht, für den Mond sieht es genauso aus. Er verhält sich genau wie jeder andere Körper der sich im freien Fall befindet. Und in diesem freien Fall wirken keinerlei Kräfte auf ihn ein, nur dass dieser "Fall" halt nicht entlang einer echten Geraden erfolgt wie im ungekrümmten Raum, sondern entlang einer gekrümmten Geodäte, die im Beispiel des Mondes halt einer geschlossenen Kreisbahn entspricht (also nahezu einer Kreisbahn, da die bekloppten Ellipsen bei solchen Dingen auch noch ihren Senf zugeben wollen). :)

@Lupo54
Schau auf der vorige Seite dieses Threads mal mein Video an.
Dort wird anschaulich die Krümmung mittels Masse auf dem Gummituch simuliert.
Die Murmeln stellen Planeten dar, die der Dozent dann rollen lässt.
Würde man keine Reibung haben, so würden die Kugeln auf stabilen, sich nicht
ändernden Bahnen um die große Masse im Zentrum des "gekrümmten" Gummituches
weiterbewegen mit konstant bleibendem Abstand.
Das erklärt sehr anschaulich die Gravitationswirkung die aus der Krümmung des Raumes
heraus entsteht.

Peter0167 schrieb:Ich denke schon. Im Unterschied zu den anderen Grundkräften, welche über Wechselwirkungsteilchen vermittelt werden, erfolgt das bei der Gravitation über die Krümmung des Raumes.

Im Grunde "denkt" der Mond, er flöge geradeaus, er hat wirklich Null-Ahnung, dass der gekrümmte Raum ihn auf einer Geodäte in eine Umlaufbahn zwingt. Möchte nicht wissen, was geschieht, wenn er davon "Wind bekommen" würde :D

Genau das veranschaulicht das Video, das ich gepostet habe.

Peter0167 schrieb:Bei Elektronen kann man ja beobachten, dass sie vor Wut schäumen (also Synchrotron-Strahlung emmitieren), wenn man sie auf eine krumme Bahn zwingt (in Fachkreisen bezeichnet man das daher auch als Wutstrahlung).

Dasselbe passiert auch im gigantisch Großem, einem aktive schwarzen Loch, das man wegen seiner Aktivität
einen Quasar nennt. Ionisierte (geladene) Materie rotiert um das SL in hoher Geschwindigkeit entlang der
Magnetfelder. Dabei wird dieses Plasma immer mehr beschleunigt , so daß es am Ende mit Gewalt aus der Spur
entlang der Magnetfelder gerissen und nach oben und unten vom SL als Jetstrahl weggeschleudert wird.
Dies geschieht mit relativistischen Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit.
Bei diesem Effekt wird auch ein Teil der Masse des Plasmas in Energie umgewandelt und als sehr harte
Gammastrahlung (Gammablitz) ausgesendet.

Braintickle schrieb:das man wegen seiner Aktivität
einen Quasar nennt.

Ich glaube bei der Namensgebung spielten andere Dinge eine Rolle. "Quasar" bedeutet soviel wie "quasi stellares Objekt", da man zur Zeit ihrer Entdeckung noch nicht die wirkliche Ausdehnung erkannte. Sie erschienen aufgrund ihrer großen Entfernung zu uns nur als strahlende Punktquellen, also quasi wie Sterne.

Bei den Planeten im Sonnensystem verhielt es sich ähnlich, die hielt man zuerst auch für Sterne, die im Gegensatz zu den Fixsternen halt herum wanderten (daher auch der Begriff "Wanderstern"). Erst einige Zeit später erkannte man, dass es sich bei den Quasaren um riesige galaktische Zentren handelte, aber da hatte das "Kind" bereits seinen Namen :D

Peter0167 schrieb:Ich glaube bei der Namensgebung spielten andere Dinge eine Rolle. "Quasar" bedeutet soviel wie "quasi stellares Objekt", da man zur Zeit ihrer Entdeckung noch nicht die wirkliche Ausdehnung erkannte. Sie erschienen aufgrund ihrer großen Entfernung zu uns nur als strahlende Punktquellen, also quasi wie Sterne.

Das mit dem 'Quasi stellaren Objekt' kommt nach der Definiton auf Wikipedia nur zum Teil hin.
Es fehlt nur noch der Zusatz 'Radio Source':

Wikipedia: Quasar

;)

Braintickle schrieb:Das mit dem 'Quasi stellaren Objekt' kommt nach der Definiton auf Wikipedia nur zum Teil hin.
Es fehlt nur noch der Zusatz 'Radio Source':

Da haste natürlich recht, ich habe auch gerade nochmal nachgeschaut.

Insofern haben seine Aktivitäten (Radiostrahlung zu emmitieren) doch noch eine Rolle bei der Namensgebung gespielt, wenn auch nur zum Teil. :D

Ist hier aber eher OT. Apropos Topic, weiß denn inzwischen jemand, was das spezielle Merkmal von künstlicher Schwerkraft ist, und was sie von der normalen ("natürlichen Schwerkraft") unterscheidet? Die Antwort von Pluto hilft mir da kein Stück weiter.

Peter0167 schrieb:Ist hier aber eher OT. Apropos Topic, weiß denn inzwischen jemand, was das spezielle Merkmal von künstlicher Schwerkraft ist, und was sie von der normalen ("natürlichen Schwerkraft") unterscheidet? Die Antwort von Pluto hilft mir da kein Stück weiter.

Jupp, das geht schon ins OT.
Aber als "Künstliche Schwerkraft" würde ich den Effekt bezeichnen, wenn man auf einer ringförmigen
Raumstation, wo der hohle Ring das Wohn/Aufenthalts/Arbeits - Modul darstellt und dieser sich dreht,
um eine Zentrifugalkraft zu erzeugen, die der Mensch dann im Ringmodul als vermeintliche Schwerkraft
wahrnimmt. Physiologisch würde der Mensch in diesem Fall keinen Unterschied zur echten Schwerkraft
bemerken, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit so gewählt wird, das die daraus resultierende
Zentrifugalkraft exakt der Gravitationsbeschleunigung der Erde (9,81 m/s²) entspricht.

Dies würde ich als künstliche Gravitaiton bezeichnen, die auch nur innerhalb des Ringmoduls
wirksam wird. Nach außen hin hat dies natürlich keinerlei Wechselwirkung.

@Braintickle
@Peter0167
Ihr kratzt heftig an meinem Weltbild. Bin aber bereit es zu revidieren. Wenn es stimmt was ihr schreibt. Ich werde mir das von @Braintickle eingestellte Video anschauen und mich im Netz mal schlau machen.

Braintickle schrieb:Physiologisch würde der Mensch in diesem Fall keinen Unterschied zur echten Schwerkraft
bemerken, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit so gewählt wird, das die daraus resultierende
Zentrifugalkraft exakt der Gravitationsbeschleunigung der Erde (9,81 m/s2) entspricht.

Allerdings würde die Corolliskraft anders wirken. Also bemerken (nachweisen) könnte man das. Es sei denn die Raumstation wäre wirklich sehr groß.

Aber das wäre zumindest das, was die auf der Erde gewohnte Schwerkraft am besten simulieren dürfte. Es gibt auch noch andere, recht ähnliche, Ideen. Z.b. zwei Raumschiffe mit einem Stahlseil verbinden und um einander rotieren lassen. Dann würde der Durchmesser größer ohne das man Unmengen an Material braucht.

Oder ständig Beschleunigen, ab der Weihnachtsfeier dann umdrehen und negativ beschleunigen (bremsen).

:mlp:

@Syndrom
Theoretisch ja. Über längere Zeit mit 1g zu beschleunigen würde aber unfassbar viel Treibstoff brauchen.

Ein Raketenstart hat so 3-4g und dann ist der Treibstoff nach ein paar Minuten weg:(

alhambra schrieb:Theoretisch ja. Über längere Zeit mit 1g zu beschleunigen würde aber unfassbar viel Treibstoff brauchen.

Das hatten wir vor vielen Jahren mal in einem anderen Thread. Und damals hat jemand vorgerechnet dass nach etwa drei Jahren die Lichtgeschwindigkeit erreicht ist. Natürlich ohne Berücksichtigung relativistischer Effekte.
Ganz theorethisch kann man also immerhalb von sechs Jahren jedes Ziel innerhalb unserer Galaxis und darüber hinaus erreichen.
Ganz theorethisch. Denn wo man den Brennstoff herbekommt dürfte eine ungeklärte Frage bleiben. Und die relativistischen Effekte machen dieses Problem nicht leichter weil eine Beschleunigung in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit Energien verbrauchen würde die ins Unendliche gehen.

alhambra schrieb:Es gibt auch noch andere, recht ähnliche, Ideen. Z.b. zwei Raumschiffe mit einem Stahlseil verbinden und um einander rotieren lassen. Dann würde der Durchmesser größer ohne das man Unmengen an Material braucht.

Habe mich dabei gerade folgendes gefragt:

Angenommen, die beiden Raumschiffe wären durch ein langes Seil 1 km von einander entfernt.

Wie bzw. in welchem Winkel müssten dann ihre laufenden Triebwerke ausgerichtet werden,
um eine Rotation um die Mitte des Seiles (500 m) mit passender Geschwindigkeit zu erreichenen?

Etwa beide entgegengesetzt und im rechten Winkel zum Seil ...?

delta.m schrieb:Wie bzw. in welchem Winkel müssten dann ihre laufenden Triebwerke ausgerichtet werden,
um eine Rotation um die Mitte des Seiles (500 m) mit passender Geschwindigkeit zu erreichenen?

Nach verlassen der Erdumlaufbahn würde man die beiden Schiffe so nahe zusammenbringen, dass man die Seilverbindung herstellen kann. Dann würde man die Raumschiffe mit Manöverdüsen ganz langsam auseinander driften lassen bis das Seil gespannt ist.

Und dann würde man wahrscheinlich wirklich beide Schiffe in einen 90° Winkel zur Flugrichtung drehen. Aber so dass die beiden Schiffe dann um 180° zu einander ausgerichtet sind. Und dann die Triebwerke mit geringem Schub noch mal so lange laufen lassen bis die Rotation so schnell ist, dass sie 1G entspricht. Dann macht man die Triebwerke wieder aus und das ganze rotiert immer weiter.

Wobei der konkrete Ausrichtungswinkel gar nicht so die große Rolle spielt. Wenn man nicht genau in 90° zur Flugrichtung ist, dann wird halt nicht nur die Rotation aufgebaut, sondern auch noch die Fluggeschwindigkeit geändert. Müsste man dann vorher ausrechnen was gewünscht ist.

Man könnte das ganze sogar zur Schwerkraftanpassung nutzen. Fliegst du von der Erde zum Mars, dann stellst du die Rotation so ein, dass du am Anfang 1 G hast. Und bremst dann auf der Reise ganz langsam die Rotation ab, bis du irgendwann bei den etwa 1/3 G des Mars angekommen bist.