physikalische Ungereimtheit - boote-forum.de

Bubi · #1 02.03.2006, 08:32

ich habe da was nicht verstanden

bei gallileo wurde die frage gestellt was mit einer gewehrkugel passiert, die senkrecht nach oben geschossen wird.
antwort, sie faellt irgendwo runter weil sie vom winde verweht wird

bei einfach genial wurde gefragt, wie der vorhalt fuer einen wassertropfen
(simuliert mit einer wasserpistole) sein muss, wenn er in einem, sich drehenden,
geschlossenen system(karussell) den lauf der pistole verlaesst
die antwort war sinngemaess, vorhalten entgegen der drehrichtung, weil
wenn der wassertropfen die pistole verlassen hat er nicht mehr an dem
geschlossenen system beteiligt ist und desshalb eine bogenbahn entsprechend
seiner urspruenglichen flugrichtung beschreibt

jetzt frage ich mich , ob das nicht auch auf die gewehrkugel zutrifft und die
erklaerung, dass diese vom wind verweht wird nicht ursaechlich,
und somit eigentlich falsch ist.

avivendi · #2 02.03.2006, 08:43

,.

zwazl · #3 02.03.2006, 08:47

Zitat:

Zitat von avivendi

als nichtphysiker (bekennend): eine senkrecht nach oben gefeuerte kugel wird sicher auch durch den wind vertrieben, aber die "verlässt" ein festes system, und die erde wird sich unter der kugel wegdrehen. sicherlich weniger, als im karussel, wobei man da sicherlich zusätzlich zur eigendrehung die erdrotation mit einbeziehen müsste.
die erdrotation wird in einem anschaulichen experiment dargestellt: ein an einem langen seil aufgehängtes pendel schwingt in längsrichtung hin und her, die erde dreht sich unter ihm hinweg, aufgestellte kegel werden deshalb zum pendel "transportiert" und der reihe nach umgeworfen.

War das nicht das Focault-sche Pendel (in einer Kirche aufgehängt?)?

Muckymu · #4 02.03.2006, 08:51

Zitat:

Zitat von s.Bubi

bei einfach genial wurde gefragt, wie der vorhalt fuer einen wassertropfen
(simuliert mit einer wasserpistole) sein muss, wenn er in einem, sich drehenden,
geschlossenen system(karussell) den lauf der pistole verlaesst

In welche Richtung?
Radial ( nach ausen) oder achsial (nach oben)?
Ich hab die Sendung nicht gesehen und vermute jetzt mal, die Frage bezog sich auf radial

Bernd · #5 02.03.2006, 08:55

Aber die Kugel hat doch, beim Abschuss, eine Querbewegung (die der Person). Und warum sie diese Drehbewegung verlassen sollte, will mir nicht in den Kopf gehen.

Bernd

Muckymu · #6 02.03.2006, 09:10

In dem Moment, wo die Kugel den Lauf verlässt, wirkt keine weitere Drehenergie mehr und die Kugel will jetzt eine Gerade beschreiben.

Das mit dem Vorhalt könnte ich mir jetzt durch die Fliehkraft vorstellen.
Aber ich kanns nicht in Worte fassen

hakl · #7 02.03.2006, 09:22

Wenn man die Frage bei gallileo wörtlich interpretiert, sollte sie stimmen.
Man kann nicht vorhersagen wo sie runterfällt, da sie der Wind tatsächlich verweht.
In einem luftleerem Raum sieht das anders aus.

Die anderen Faktoren:
Vorhaltewinkel in allen Richtungen,
Quergeschwindigkeit am Äquator von ca 1400 km/h, bzw *cos Breite
eine ruhige Luftmasse die sich weitgehend mitdreht, Abschußgeschwindigkeit,
Masse, Luftwiderstand,
Geoid, Mond usw.
wären berechenbar.

Bubi · #8 02.03.2006, 09:51

mir ging es nicht um die berechenbarkeizt,
sondern darum dass fuer zwei eigentlich gleiche physikalische vorgaenge
verschiedene erklaerungenen zur verfuegung gestellt werden

dass der wind die erdrotation ueberlagert ist klar, aber die abweichung erscheint mit durch den wind nicht ursaechlich

windgeschwindigkeit in der hoehe irgendwo bei 100km/h
geschwindigkeit drehimpuls am aquator ca 1650km/h

somit waere eigentlich die erklaerung von hr. bohning die richtigere
und pro 7 hat muell erzaehlt

oder?

mue · #9 02.03.2006, 10:07

Hi,

alles was bei der Sendung mit der Maus (ich meine die Pro7 Version Namens Galileo)) erzählt wird sollte mit Vorsicht genossen werden. Grundsätzlich handelt es sich, wie schon beschrieben, um eine Summe von Einflüssen die auf die Kugel wirkt. Den grössten Einfluss dürfte aber in der Tat der Wind haben. Schließlich darf nicht vergessen werden, dass die Kugel einen Weg von mehreren Kilometern zurück legt, ehe sie wieder auf die Erde trifft. Da dürfte auch ein laues Lüftchen eine nicht zu vernachlässigende Rolle spielen. Weiterhin gilt es zu beachten, dass da wo die Kugel am langsamsten ist (in ihrem Scheitelpunkt) der Wind am stärksten wehen dürfte. Denn in grösseren Höhen gibt es eben weniger was die Bewegung der Luft bremst. Dennoch finde ich die Frage so, wie sie bei Galileo gestellt worden sein dürfte für falsch, da viel zu wenige Randbedingungen angegeben wurden.

MUE

MUE

mue · #10 02.03.2006, 10:32

Hi,

bitte vergesst nicht dass die Kugel weiterhin um die Erde drehen wird. Denn sie hat ja immernoch die Bewegungsendergie aus der Erdrotation, die sie beim Abschuss inne hatte. Die Luftschichten in grösserer Höhe haben einen höheren Drehimpuls, da sie ja einen grösseren Radius bis zum Mittelpunkt haben. Kommt die Kugel also in diese Schichten, dann wird nur die Differenz der Drehimpulse wirksam und diese dürfte bei einer geschätzten Flughöhe von 2-5 km nicht sehr groß sein.

MUE

Bomber · #11 02.03.2006, 11:34

ich werfe hier mal was ein.

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

peilscheibe · #12 02.03.2006, 15:19

Zitat:

Zitat von mue

bitte vergesst nicht dass die Kugel weiterhin um die Erde drehen wird. Denn sie hat ja immernoch die Bewegungsendergie aus der Erdrotation, die sie beim Abschuss inne hatte.

Mit Verlaub, die Kugel ist nach dem Abschuss kräftefrei (von der Gravitation und den Luftreibungskräften einmal abgesehen) und fliegt daher mitnichten auf der Kreisbahn weiter, sondern fliegt wie ein Auto bei Glatteis geradlinig weiter (1. Newtonsches Axiom). Erst die Gravitation führt sie wieder zurück auf die Erde und sorgt für die "Kreisbewegung", die eher dem Ausschnitt aus einer Spirale gleicht.

Es überlagern sich beim Schuss senkrecht nach oben also zwei geradlinige Bewegungen, der vertikale Wurf und die horizontale, gleichförmige Bewegung, wobei ersterer wiederum eine Überlagerung aus der gleichförmigen Bewegung nach oben und der beschleunigten Bewegung nach unten ist (beides geradlinig).

Viele Grüße
Peter

Bernd · #13 02.03.2006, 16:37

Zitat:

Zitat von peilscheibe

Mit Verlaub, die Kugel ist nach dem Abschuss kräftefrei

Und was ist mir der horizontalen BewegungsENERGIE, die sie bereits besitzt?? Die Kugel hat doch eine v in Kreisrichtung Erdoberfläche. Diese v verschwindet nicht....

Mehr kommt gerade nicht aus dem Hirn raus

Bernd

le loup · #14 02.03.2006, 16:52

Zitat:

Zitat von Bernd

....
Mehr kommt gerade nicht aus dem Hirn raus

Bernd

glück gehabt
die kugel ist dir also nicht auf den kopf gefallen.

le loup

peilscheibe · #15 02.03.2006, 16:53

Zitat:

Zitat von Bernd

Die Kugel hat doch eine v in Kreisrichtung Erdoberfläche. Diese v verschwindet nicht....

Natürlich hat sie Bewegungsenergie, aber sie hat kein v in Kreisrichtung - dafür braucht's nämlich zusätzlich eine Beschleunigung Richtung Mittelpunkt (hier: Erdbeschleunigung resultierend aus Gravitation). Wäre diese nicht da, bliebe Ekin=konst und v=konst (sowohl hinsichtlich Richtung als auch hinsichtlich des Betrags) - und das ist der freie Abflug in die unendliche Weiten

Merke: Ein kräftefreier Körper verharrt in seinem Bewegungszustand ohne Änderung seiner kinetischen Energie. Nur durch Krafteinwirkung kannst du seinen Bewegungszustand ändern - in Bezug auf die Richtung der Geschwindigkeit und/oder in Bezug auf den Betrag seiner Geschwindigkeit.

Viele Grüße
Peter

mue · #16 02.03.2006, 19:04

Hi,

richtig, es ist keine Kreisbahn, die die Kugel weiterhin beschreibt. Habe es als Näherung nur so stehen gelassen, da es ja hier um die Klärung eines anderen Phänomens ging.
Aber gut. Die Kugel hat nach verlassen des Laufes eine Bewegung inne, die aus zwei Komponenten zusammen gesetzt ist. Zum einen die Beweging in die Höhe und zum anderen die Bewegung zu Seite. Die Seitwärtsbewegung ist genau so schnell wie die Erddrehung. Würde die Kugel also keine Bewegungsenergie nach oben besitzen, würde sie direkt über dem Lauf schweben. Aber nicht lange, da sich der Lauf auf der Erde befindet und eine Kreisbahn bescheibt. Die Kugel aber wird von keiner Kraft mehr auf eine Kreisbahn gezwungen sondern bewegt sich auf einer Tangentenbahn hinaus ins All, wenn es keine Gravitation gäbe.

Haben wir keine Luftbewegung durch Wind, so steht die Luft relativ zur Erdoberfläche. Da sich die Erde Dreht, dreht sich also auch die Luft. Da der Radius zum Erdmittelpunkt also zum zum Zentrum der Rotation grösser ist, ist auch die Drehgeschwindigkeit gösser. Kommt nun die Kugel in diese Psphären, hat sie aber immer noch die "langsamere" Geschwindigkeit. Daher kommt es beim Wiederaufschlag zu einem Versatz. Da die hier beschriebenen Effekte aber sehr gering sind, dürfte in der Realität der Einfluss des Windes der Grösste sein.

Hoffe, nun genauer gewesen zu sein

MUE

Bubi · #17 02.03.2006, 19:17

Zitat:

Zitat von Bomber

ich werfe hier mal was ein.

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

hier ist es doch schoen zu sehen

ob der effekt mit dem versatz so klein ist,
bei 5km hoehe habe ich ein delta V von 150km/h

mue · #18 02.03.2006, 19:33

Zitat:

Zitat von s.Bubi

Zitat:

Zitat von Bomber

ich werfe hier mal was ein.

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

hier ist es doch schoen zu sehen

ob der effekt mit dem versatz so klein ist,
bei 5km hoehe habe ich ein delta V von 150km/h

wie kommst du auf diese differenz? Im Überschlag hab ich 30 km pro Tag

MUE

Bubi · #19 02.03.2006, 19:49

das ist doch ganz einfach,
ich kann nicht rechnen

du hast recht
1,97km/h

peilscheibe · #20 02.03.2006, 21:33

Wo ihr gerade so schön beim Rechnen seid: Könntet ihr mir bitte einmal folgendes ausrechnen:

Die Kugel ist ein Rohrkrepierer und fällt aus Erdbodenhöhe abwärts in einen entsprechend ihrer "Fallbahn" gekrümmten Schacht zum Erdmittelpunkt. Wie oft umrundet sie den Erdmittelpunkt, bevor sie diesen schlussendlich erreicht?

Von hohen Temperaturen und Luftreibung im Tunnel sei einmal abgesehen.

Viele Grüße
Peter

mue · #21 02.03.2006, 21:52

Hi,

hab keine Lust zum rechnen. ;)

Lösungsweg währe folgender:

Fallzeit von Erdoberfläche bis Erdmittelpunkt berechen und dann schauen wie viele Umdrehungen die Kugel in dieser Zeit schafft.

Reicht dir das?

MUE

Segelmatt · #22 04.03.2006, 15:38

Ich hoffe, ich habe jetzt alle Beiträge richtig gelesen&verstanden, und niemand hat das schon vorweggenommen. Es gilt nämlich keineswegs, daß die Kugel, sollte sie denn aus einem Gewehrlauf kommen, kräftefrei ist. Sie rotiert um ihre eigene Längsachse, und zwar so schnell, daß ihre Flugbahn dauerhaft stabilisiert wird. Der Wind kann ihr erst dann etwas anhaben, wenn ihre Geschwindigkeit und ihre Eigenrotation nachlassen, das ist in etwa 2-3km Höhe der Fall (je nach Kaliber).
Der Wassertropfen aus der Wasserpistole higegen ist in der Tat fast kräftefrei, sobald er die "Mündung" verläßt, und daher viel anfälliger für jede Form der Ablenkung.
Der Vergleich Gewehrkugel - Wassertropfen ist daher nicht möglich, es gelten zu unterschiedliche Rahmenbedingungen.

Grüße

Matthias.

mue · #23 04.03.2006, 20:08

Hi,

die Rotation um die Längstachse stabilisiert die Kugel in der Tat. Sie verhindert ein Trudeln des Geschosses. Aber was ändert das am CoriolisEffekt und dem Versatz durch Luftbewegungen?

MUE

peilscheibe · #24 04.03.2006, 21:18

Zitat:

Zitat von Segelmatt

Es gilt nämlich keineswegs, daß die Kugel, sollte sie denn aus einem Gewehrlauf kommen, kräftefrei ist. Sie rotiert um ihre eigene Längsachse, und zwar so schnell, daß ihre Flugbahn dauerhaft stabilisiert wird.

Ich fürchte, das stimmt so nicht ganz. Sie besitzt durch die zuvor eingeleitete Rotation einen Drehimpuls, der ohne Einfluss einer äußeren Kraft natürlich erhalten bleibt. Die Luftreibung(skraft) verringert diesen Drehimpuls und die Rotationsachse ist nicht mehr stabil. Der horizontale Einfluss von Corioliskraft und horizontaler Luftbewegung bleiben jedoch in vollem Umfang erhalten und überlagern die Rotationsbewegung.

Viele Grüße
Peter