Gravitation und Festkörper

Hallo Leute. Mir ist leider ein eigenartiger Gedanke gekommen welcher mich nicht loslässt. die SuFu hat mir auch nicht weitergeholfen also eröffne ich mal diesen Thread. Es geht um folgendes:

Nehmen wir mal wir haben die Erde und ein Meteor rast auf die Erde zu und würde den Planet direkt treffen. jedoch gäbe es eine Möglichkeit, dass die Erde für kurze Zeit "durchlässig" gegenüber den Meteor wird und der Meteor deshalb "durch" den Planeten fliegt ohne ihn zu berühren.

jedoch bleibt die Gravitation des Planeten unverändert. Was passiert mit den Meteor? kommt er wie ein Gummiball wieder zurück oder hat die Gravitation nachdem er weiterfliegt, keine Auswirkung mehr?


Okay hier ist ein Video von dem ich die Idee habe auch wenn nur ein Cartoon ist. Aber mir gehts nur um die Auswirkung der Gravitation

Ps. Bei den Video bitte erst ab 3 Minuten anschaun dann wirds interesant hab kein anderes gefunden

Danny Phantom - Phantom Planet (Part 4)

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@Niederbayern88
Das wurd z.B. hier: Frage zur Gravitation schon durch diskutiert.

Ich denke, da ist schon ein Unterschied, da der Meteor ja mit einer gewissen Grundgeschwindigkeit V0 ankommt.

Ob er wie ein Gummiball zurückkommt oder weiter fliegt dürfte genau von dieser Geschwindigkeit abhängen.

Der Meteor wird von der Erde immer weiter beschleunigt bis er den Mittelpunkt passiert hat, von da ab, immer weiter abgebremst.

War er vorher schnell genug (Fluchtgeschwindigkeit) wird er das Gravitationsfeld der Erde auch wieder verlassen.

War er vorher nicht schnell genug, wird er eingefangen und weiter abgebremst. Evtl. noch in einen Umlaufellipse gezwungen.

Kurz: nach meinem Dafürhalten lässt sich das nicht pauschal beantworten.

@zodiac68
@Lufton
Danke für eure schnelle Antwort
Danke dass ihr diesen thread nicht einfach schließen ließt

Wikipedia: Heldentaten und Ansichten des Doktor Faustroll



Die gegenwärtige Wissenschaft stützt sich auf das Prinzip der Induktion: die meisten Menschen haben ein Phänomen oft genug einem anderen vorausgehen oder nachfolgen sehen, und schon schließen sie daraus, dass es immer so sein muss
Nun trifft dies aber nur meistens zu, hängt vom Standpunkt ab und unterliegt dem Gesetz der Bequemlichkeit – und dennoch! Sollte man nicht statt das Gesetz des freien Falls der Körper auf einen Mittelpunkt hin zu formulieren, vielmehr die These vom Aufsteigen der Leere zu einer Peripherie hin vorziehen, indem man die Leere als Einheit der Nicht-Dichte betrachtet, eine Hypothese, die viel weniger willkürlich ist als die Festlegung auf die konkrete, positive Dichte-Einheit Wasser?[…] Warum behauptet jeder, die Form einer Uhr sei rund, was offensichtlich falsch ist, weil sie im Profil ein rechteckiges, schmales, zu drei Vierteln elliptisches Bild bietet, und warum, zum Teufel, nimmt man ihre Form erst in dem Augenblick wahr, in dem man die Tageszeit abliest?

:D

Niederbayern88 schrieb:Was passiert mit den Meteor?

Moinsen :)
Ich würde annehmen das das Gravitationsfeld so stark sein müsste, das von dem Meteor nicht wirklich viel übrig bleibt. Wir nehmen ja an, das die Erde durchlässig währe, dennoch gibt es ein Maximum an Gravitationn in alle Richtungen im inneren. Entweder der Meteor ist zu langsam und würde somit langsam in die Mitte gezogen wo er dann irgendwann zum stillstand kommt (gravitationsfalle) oder er ist "mittelschnell" ^^ und geht durch, müsste aber unter der gravitation irgendwie bestimmt das bröseln anfangen und würde auf der anderen Seite nur noch als Püree rauskommen und wie beim saturn als gesteinsring um die erde schweben (vielleicht sind genau so ja auch einige ringe des saturns entstanden (kp, kann ich mir aber doch gut vorstellen wo der planet aus noch nicht so dichter materie bestand)), oder er ist so schnell das die gravitation nicht genug "zeit" zum wirken hat und er geht einfach durch.

Vielleicht ganz interessant dazu, die Gravitationsstärke im Inneren der Erde (Heruntergebrochen auf die Beschleunigung einer Testmasse):



Die gerade, gestrichelte Linie zeigt das Innere einer Kugel mit konstanter Dichte, die gebogene gestrichelte Kurve zeigt eine Kugel mit variabler Dichte (also eine die sich durch Gravitation selbst zusammenhält), und die blaue Linie ist benutzt ein eher realistisches Dichtemodell der Erde.

@Niederbayern88

Um es kurz zu sagen: Ein Meteor, der knapp an der Erde vorbeifliegt, kommt in aller Regel so schnell nicht zurück. Denn er baut im Anflug ja über-Fluchtgeschwindigkeit auf, was dann auch ausreicht, um die Erde wieder zu verlassen.

Das gleiche dürfte auch für dein Szenario gelten.

Sreibst du einen SciFi-Roman oder sowas? Klingt irgendwie nach Stargate...

Also mal Energetisch betrachtet

E_Gesamt=E_kinetisch+E_pot=Konstant

Die Potentielle Energie ist abhängig vom Ort des Meteors im Gravitationsfeld des Planeten.

Im Planentenmittelpunkt ist die potentielle Energie am kleinsten, in der Unendlichkeit ist die potentielle Energie eine Konstante (sagen wir mal 0).

Nähert sich der Asteroid aus der Unendlichkeit also dem Planetenmittelpunkt, wird die potentielle Energie kleiner, weshalb der die kinetische Energie (Bewegungsenergie) größer wird, verlässt er es wieder wird die potentielle Energie größer, weshalb er abbremst.

Da der Asteroid aber aus der Unendlichkeit kam (E_Gesamt > 0) hat er in jedem Fall die Energie um das Gravitationsfeld des Planeten wieder zu verlassen. Er fliegt also weiter. (was anderes ist es, wenn der Asteroid gebremst wird).

MareTranquil schrieb:Sreibst du einen SciFi-Roman oder sowas? Klingt irgendwie nach Stargate...

Das klingt nicht nur nach Star Gate, das kam auch so vor. Irgendein Goauld hat einen großen Meteoriten mit noch irgendwas verstärkt und Richtung Erde geschickt, es sollte wie eine natürliche Katastrophe aussehen um das Planetenschutzabkommen mit den Asgard zu umgehen.
Am Ende jedenfalls haben Jack, Teal'c und Sam wieder den Tag gerettet und das Ding in den Hyperraum durch die Erde hindurch geschickt.

Meine Antwort zu der Frage. Die Meteorit sofern er durch den Erdmittelpunkt bewegt, müsste sich so bewegen wie es keine Erde gegeben hätte. Die Energie vom unendlichen bis hin zum Erdmittelpunkt wäre genauso groß wie jene von dort wieder ins unendliche.
Edit: Wenn er nicht durch den Erdmittelpunkt fliegt, würde er ebenfalls weiterfliegen aber die Flugbahn ändern.

@MareTranquil
Nein ich schreibe keine Romane. Aber manchmal denke ich über vieles nach "was wäre wenn, usw"

Und wenn ich mir nichts auf eine Frage antworten kann frag ich eben nach

Wenn der Meteor exakt durch den Erdkern, bzw. das Gravitationszentrum der Erde fliegt, dann müsste er doch, bei symmetrischem Gravitationsfeld, mit derselben Geschwindigkeit in dieselbe Richtung weiterfliegen. Der Betrag von erfahrener Beschleunigung und Entschleunigung dürfte der selbe sein und das Durchtreten des genauen Gravitationszentrums als Spiegelpunkt für die Geschwindigkeit des Meteoriten gelten.

Oder resultieren Beschleunigung und Entschleunigung mit derselben Gravitation in einem unterschiedlichen Betrag der Geschwindigkeitsveränderung pro Zeit?

wuwei schrieb:Entschleunigung

"Verzögerung", "negative Beschleunigung" oder "Abbremsung" ;)

wuwei schrieb:Wenn der Meteor exakt durch den Erdkern, bzw. das Gravitationszentrum der Erde fliegt, dann müsste er doch, bei symmetrischem Gravitationsfeld, mit derselben Geschwindigkeit in dieselbe Richtung weiterfliegen.

Mit einer idealisierten Erde, die ein symmetrisches Feld hat wäre das der Fall ja. Der Meteor würde exakt gerade aus fliegen. Die Geschwindigkeit des Meteors würde sich beim Annähern an die Erde erhöhen und danach, beim Wegfliegen, in genau dem gleichen Maß wieder abnehmen.

Ob er dann wieder zurück kommt hängt von der Energie des Meteors ab. Ist sie kleiner als das Wegintegral des Gravitationspotentials von der Erde ins Unendliche, dann kommt er zurück und pendelt immer hin und her. Ist die Energie dagegen größer kommt er nicht mehr zurück sondern entfernt sich ewig von der Erde.
Oder auf gut deutsch: Bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit bleibt der Meteor bei der Erde und pendelt hin und her (sogenannte Fluchtgeschwindigkeit), ist er schneller, dann ist er weg.

Nun ist es aber so, dass in der Realität kein solches ideales Szenario vorliegt.
Die Erde ist kein starres, fixiertes Potential sondern auch nur ein Körper, der mit anderen Körpern, insbesondere der Sonne wechselwirkt. Das bedeutet insbesondere: Der Meteor kann von der Erde Energie abzweigen oder ihr Energie übertragen (ein sogenannter Fly-by), und er befindet sich im Allgemeinen auch in einem großen Orbit um das Baryzentrum des Sonnensystems.

Davon ausgehend gibt es die verschiedensten Vorgänge die zu den unterschiedlichsten Ergebnissen kommen können. Der Meteor könnte durch die Erde ins All hinaus geschleudert werden (und das Sonnensystem für immer verlassen) oder er könnte von der Erde eingefangen und abgebremst werden, so dass er von nun an ein Satellit von ihr wäre. In der Realität endet das meist in einem Crash, aber würde man die Erde als durchlässig annehmen, dann kämen jetzt auch sehr stark elliptische Bahnen um die Erde in Frage.

Man muss also leider wie so oft sagen: Kommt drauf an. In einem Vielkörper-System wie unserem Sonnensystem sind die Möglichkeiten sehr vielfältig. Zumindest kann man aber sagen, dass eine durchlässige Erde eine leicht erhöhte Chance hat, einen Himmelskörper einzufangen, weil er ja nicht kaputt gehen kann durch die Atmosphäre oder durch einen Aufschlag. Auf jeden Fall ist es nicht so, dass er zerquetscht würde im Inneren des Planeten, weil die Gravitation dort nicht extrem hoch ist oder sowas...

@Niederbayern88
Wenn die Erde, in dem Falle, eine perfekte Kugelsymmetrie hätte, würde ich steif und fest ;) davon ausgehen, dass das einfallende Objekt nicht mal auf die Erde zu "rasen" müsste, um diese "mühelos" zu durchdringen und schließlich dem zurückbleibenden Gravitationsfeld, auch "mühelos" zu entkommen. Geht man von einem Fall genau auf den (in dem Fall nicht vorhandenen) inneren Erdkern, und ein nicht rotierendes G-Feld aus.

Fällt das Objekt auf die Erde zu, erfolgt Gravitationsbeschleunigung bei Näherung ans G-Feld.
Diese steigert die Eigengeschwindigkeit des einfallenden Objektes. Da das G-Feld während der Näherung des Objektes zum inneren Kern (wohlgemerkt ist es wahrscheinlich kein Punkt, an dem sich die Schwerkraft innerhalb der Kugel aufhebt, imo mathematisch eher eine Kugel mit kleinem Radius ...mal zu lesen geglaubt :-) schwächer wird, verringert sich die G-Beschleunigung die das Objekt innerhalb des Durchganges durch den ersten Radius erfährt.

Der beschriebene Energie-/Impuls-Eintrag, den das einfallende Objekt durch Gravitations-beschleunigung erfahren hat, sollte dem des "rückziehenden" Gravitationsfeldes (im Moment des überschreitens des Erdkerns), Äquivalent sein (Kugelsymmetrie). Dies, plus eine geringe Eigengeschwindigkeit des Objekts, die vor dem Eintritt ins Gravitationsfeld der Erde sagen wir einfach 138m/s betrug, müsste ausreichen um das Objekt, langsam abnehmend wieder auf Startgeschwindigkeit kommend, aus dem Erd-G-Feld zu entlassen.
Gruss Z.

@Z.
Nein, sorry, das ist leider falsch. Ein Körper ohne Anfangsgeschwindigkeit wird sich in einem kugelsymmetrischen Feld wieder exakt so weit vom Planeten entfernen, wie er gestartet ist.
Das liegt daran dass jedes geschlossene Wegintegral in einem Gravitationsfeld exakt Null ist. Und sich jedem Punkt im Raum dadurch ein eindeutiges Potential zuweisen lässt.

Ein Körper hat nun entsprechend seiner Anfangsposition eine bestimmte potentielle Energie, und entsprechend seiner Anfangsgeschwindigkeit eine bestimmte kinetische Energie. Die Summe der beiden stellt die oberste Grenze im Gravitationsfeld da, der Körper kann niemals die Äquipotentialfläche durchqueren, die seiner Gesamtenergie entspricht.

Was allerdings interessant ist: Es gibt eine maximale potentielle Energie. Hat der Körper eine größere Gesamtenergie, dann gibt es keine Äquipotentialfläche mehr, die für ihn undurchdringbar ist, und er kann verschwinden. Auf der Erde zum Beispiel benötigt ein Körper eine Geschwindigkeit von 11.200 m/s, damit er genug Energie hat. Und das ist schon ziemlich schnell.

Keine Ahnung wie du auf 138m/s kommst. Ein solcher Körper wird zwar etwas weiter von der Erde weg kommen als ein still stehender, aber er wird trotzdem wieder zurück kommen.

High @HYPATIA
Danke für deine ausführliche Antwort.
Sicher habe ich mich ein wenig unverständlich ausgedrückt.
Ich sprach aber dennoch von:

Der beschriebene Energie-/Impuls-Eintrag, den das einfallende Objekt durch Gravitations-beschleunigung erfahren hat.........

Dies, plus eine geringe Eigengeschwindigkeit des Objekts, die vor dem Eintritt ins Gravitationsfeld der Erde sagen wir einfach 138m/s betrug,

...und dies beschreibt den Fall eines, sagen wir Meteoriten, der bevor er merklich vom G-Feld der Erde angezogen und beschleunigt wird (nehmen wir mal 3 Mio km Anstand zum G-Feld..mit folg. langsamer Beschleunigung**) nur ca. 138m/s Eigengeschwindigkeit aufweist!!

Dies hatte ich "ausschliesslich" so mit eingebracht, da ich auf den Eingangspost von @Niederbayern88 reagieren wollte. Er spricht dort von "rast auf die Erde zu". Was auch üblicher Weise so laufen kann. Meteoriten mit ca. 40Km/s (sprich 144.000 Km/h) im Sonnensystem sind ja vorhanden. Nur Deshalb habe ich hier recht klar? zum Ausdruck gebracht das.......

Z. schrieb:würde ich steif und fest ;) davon ausgehen, dass das einfallende Objekt nicht mal auf die Erde zu "rasen" müsste,

..... In so fern, ist die von mir mit 138m/s (nur ca. 500 Km/h), eben als geschätztes Minimum, angegebene "Startgeschwindigkeit", imo bereits genug, um den Meteoriten unter genannten Bedingungen das G-Feld der Erde, durchdringen zu lassen und dies auch verlassen zu können!! Das Bsp. sollte niederbayern zeigen, das eben solche v = 40 Km/s (rast), imo überhaupt nicht nötig sind, um das G-Feld letztendlich zu überwinden. ;)
Ein Grundsatz-Gedanke, um durch Comics beeinflusstes, etwas ins nähere Licht zu rücken...hahaha

Das das Gravitations-Feld der Erde ziemlich weit in den Raum hinausreicht ist dir sicher klar...

Z. schrieb:erfolgt Gravitationsbeschleunigung bei Näherung ans G-Feld.

.. die hier nun letztendlich zur einfachen Klärung angegebenen 3 Mio.Km**, sind eh nur ein kleiner Bereich davon, eben um merkliche "G-Beschleunigungsbereiche" des Erd-G-Feldes abzustecken!!

Da der Meterorit durch G-Beschleunigung beim Fall auf den Erdkern, aus meiner Sicht, bereits auf min. v> 11,2 Km/s durch das G-Feld gravitationsbeschleunigt würde ;), reichen die wie im ersten Post postuliert zusätzlichen 138m/s an Startgeschwindigkeit des Modelles, eben aus meiner Sicht vollkommen, um beschriebene Durchquerung zu postulieren... wie gesagt...

Z. schrieb:Dies, plus eine geringe Eigengeschwindigkeit des Objekts, die vor dem Eintritt ins Gravitationsfeld der Erde sagen wir einfach 138m/s betrug,

Wieder etwas unverständlich!? Ich hoffe nicht?

Netten Gruss und vielen Dank für Deinen Einsatz hier in Allmy. Z.
(hab mir auch mal paar ältere Sachen durchgelesen von dir..Thumbs up)
Ach ja wichtig war noch das das G-Feld nicht rotiert ;) , nicht dass das vergessen geht. LG.