Physikerboard.de :: Thema-Überblick - Schwerelosigkeit im Fallturm mit Katapult

franz · Verfasst am: 02. März 2017 11:54 Titel:

Es schadet auch hier nicht, sich vorab die verschiedenen Beobachter / Bezugssysteme klar zu machen. Davon hängen beispielsweise die gemessenen Kräfte / Beschleunigungen ab. (Wie im Leben: rechts / links, dick / dünn, oben / unten, reich / arm - relativ.)

ErstMalKaffee · Verfasst am: 02. März 2017 09:46 Titel:

algarius · Verfasst am: 02. März 2017 09:34 Titel:

aber warum steht denn im turm ich bin schwerelos wenn ich nach oben beschleunige und dann wieder schwerelos wenn das objekt nach unten geht?

Man ist ja in beiden fällen schwerelos, sonst würde der fallturm und das katapult doch keinen sinn machen.

Wenn ich aber nach oben beschleunige dann werde ich doch noch mehr in den sitz gedrückt und bin alles andere als schwerelos ? das verstehe ich nicht, warum gibt es dann das katapult.

und wenn das objekt nach unten geht, dann wirkt nur die schwerkraft und dann bin ich schwerelos. das verstehe ich.
aber warum man schwerelos ist wenn es nach oben geht das will ich einfach nicht begreifen. auch beim parabelflug nach oben bin ich schwerelos, aber warum?

nur dass ich das alles richtig verstehe, schwerelosigkeit heisst schon dass ich frei im raum schwebe, wie die bekannten bilder von den astronauten ?

ErstMalKaffee · Verfasst am: 02. März 2017 09:09 Titel:

Es kommt immer auf die Beschleunigung an.
Du kannst dich bei entsprechender Anfangsgeschwinidgkeit auch entgegen der Schwerkraft bewegen, wirst aber dennoch mit g nach unten beschleunigt, in dem Fall dann eben gebremst.

Wenn eine Holkugel mit Murmel darin hochgeworfen wird ist die Murmel schwerelos wenn sie sich gleich der umgebenden Kugel bewegt.
Und nach dem Loslassen beim Wurf wirkt auf beide nurnoch die Schwerkraft ->schwerelos.

Wenn beim freien Fall also noch zusätzlich nach unten beschleunigt wird, wirkt diese zusätzliche Beschleunigung direkt erstmal nur auf die Holkugel. Die Murmel wird durch Kontakt mit dem Rand dann mitbeschleunigt.
Es sind also weder 0,8g noch 1,2g Augenzwinkern

Beim Parabelflug ist man also immer dann Schwerelos, wenn sich das Flugzeug so verhält, wie wenn nur die Schwerkraft wirken würde. Durch die Luftreibung, die ja das Flugzeug bremst, die Insassen aber nicht, muss immer etwas Schub gegeben werden, sonst beschleunigt/bremst das Flugzeug zu langsam/schnell.

Ich · Verfasst am: 02. März 2017 09:08 Titel:

Mal als erster Versuch: Freier Fall hat nichts mit Geschwindigkeit zu tun, sondern mit dem Fehlen äußerer Kräfte - bis auf die Schwerkraft. Solange nur die Schwerkraft wirkt und sonst nichts, fühlt sich ein Objekt schwerelos. Da ist es egal, ob es nach oben oder unten fliegt.
Was ein Objekt spürt sind immer nur die äußeren Kräfte, nie die Schwerkraft. Wenn du auf dem Boden stehst, dann spürst du die Kraft, mit der dich der Boden hochdrückt und bist nicht schwerelos. Wenn du den Boden wegnimmst, fühlst du dich schwerelos, obwohl die Schwerkraft nach wie vor wirkt.

algarius

Je mehr ich über parabelfluege und schwerelosigkeit lese desto verwirrter werde ich. Nun habe ich noch gelesen dass es in bremen einen Fallturm gibt um schwerelosigkeit zu erzeugen.
Das kann ich mir ja noch vorstellen, dass wenn die Kapsel ganz oben ist und nach unten fällt ich schwerelos bin. Aber nun haben sie zusaetlich ein Katapult eingebaut welches die Kapsel nach oben beschleunigt um so die schwerelosigkeit zu verlänngern:

https://de.wikipedia.org/wiki/Fallturm_Bremen#Das_Katapult

Hier steht „Die Kapsel braucht für das Hochsteigen genauso lange wie für das anschließende Herunterfallen. Während der gesamten Steig- und Fallphase herrscht in der Kapsel Schwerelosigkeit. Die für Experimente zur Verfügung stehende Zeit kann bei Einsatz des Katapults annähernd verdoppelt werden.“

Also der Reihe nach:
Wenn die Kapsel ganz oben ist und dann die Halterung geloest wird falle ich ja im freien Fall nach unten. Ich werde von der Schwerkraft nach unten gezogen und bin so im freien Fall. Ist es korrekt dass ich hier mit 1g nach unten bescheunige und schwerlos bin ?

Was waere aber wenn die Kaspel aber noch zusaetzlich nach unten beschleunigen wuerde, sagen wir mit 0.2*g. Spuere ich dann 0.8g (1g-0.2g=0.8g) oder 1.2 g (1g+0.2g) ?

Nun das ganze mit dem eingebauten Katapult:
Um die Schwerelosigkeit zu verlaengern schleudert das Katapult die Kapsel nach oben.
g wirkt ja immer nach unten und wenn ich nun bsp. mit 1g nach oben beschleunige wieviel g wirken dann auf mich. 0 oder 2 g. oft lese ich bsp. im parabelflug nach oben dass es 2g sind, aber bei 2g wie kann man dann schwerelos sein. Wie kann man überhaupt schwerelos sein wenn ich nach oben beschleunige ?

Annahme ich habe 2g:
Wenn ich nach oben beschleunige so habe ich ja eine Kraft nach oben. Aber mich drückt es in den Sitz. Dann kann ich doch nicht schwerelos sein. Ich denke ich habe also 2g und bin alles andere als Schwerelos.

Annahme ich habe in de Kaspel 0g:
Oder habe ich nach oben 0g da ja die Kapsel mit 1g nach oben geht und die schwerkkraft mit 1g nach unten zieht?

Annahme erst schwerelos wenn die Beshcleunigung aufgehört hat?
Oder bin ich erst schwerelos nach dem die beschleunigung aufgehört hat und ich mit konst. Geschw nach oben gleite und wieder langsamer werde. Aber wenn ich langsamer werde habe ich ja wieder eine beschleunigung (negativ) die mich bremst.

Oder ist es doch ganz anders:
Ich habe gelesen dass die newtonschen Axiome nur in inertialsystemem gelten. Die beschleunigte Kapsel aber kein inertialsystem ist. Sondern ich von der erde aus (inertialsystem) das system beobachten muss.
Die Kapsel beschleunigt also mit 1g nach oben und 1g zieht an der kaspel. Dann ist die Kapsel schwerelos.

Der Beobachter in der Kapsel (im nicht inertialsystem) spuert aber nur dass ihn etwas auf den Boden drückt, auf ihn also 1g der Schwerkraft wirkt und 1g ihn zusaetzlich durch die beschleunigung nach oben auf den boden drücken, dann wuerde er 2g spueren.
Aber dann ist er doch auch wieder nicht schwerelos und das katapult wuerde keinen Sinn machen?

Kann ich ueberhaupt schwerelos sein wenn ich nach oben beschleunige ? Wenn ich mit 4 g nach oben beschleunige und 1g nach unten wirkt, habe ich dann 3 g oder 5 g? in beiden fällen kann ich doch nicht schwerelos sein. Wie soll also das katapult wirken?