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Schwerelos um die Welt.

55 Beiträge, Schlüsselwörter: Schweben, Schwerelos, Erddrehung

Schwerelos um die Welt.

08.05.2012 um 20:43
@Heizenberch
Heizenberch schrieb:Klar, schonmal versucht auf einer sich drehenden Scheibe versucht, auf einer Linie, die gerade auf die Scheibe gemalt ist, zum Rand zu kommen? Deine Trägheit wird es dir nicht leicht machen.
Das hat aber nichts mit der Bewegung des Flugzeugs innerhalb einer Luftmasse gemein.
Das Flugzeug muß nicht gegen eine Kraft arbeiten, die quer wirkt. Es wird immer direkt von vorn angeströmt.


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08.05.2012 um 20:46
@Spiff

Dennoch bewegt es sich vom Boden aus gesehen nicht gerade.


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08.05.2012 um 20:48
@naas
Klar, Vorhaltewinkel, aber darum geht es nicht.
Das Flugzeug muß gegen keine Kräfte gegensteuern, um eine bestimmte Richtung zu halten.


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Heizenberch
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08.05.2012 um 20:51
Spiff schrieb:Klar, Vorhaltewinkel, aber darum geht es nicht.
Doch. Es geht um die Schein- / Trägheitskraft.


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08.05.2012 um 20:54
@Heizenberch
Heizenberch schrieb:Wenn du dich besser damit auskennen würdest, wüsstest du, dass die Erde gerade aufgrund der Beschleunigung durch die Drehung kein Inertialsystem ist. Genau deswegen tritt die Kraft auf.
Gehts auch etwas weniger arrogant? Lies den Teil nochmal, denn GENAU DAS HABE ICH GESCHRIEBEN. Hier nochmal der Abscnitt, extra für dich:
MareTranquil schrieb:Würden wir von einer Interkontinentalrakete im Weltraum reden, dann würde die in der Tat woanders einschlagen als erwartet, weil der Zielort eben inzwischen woanders ist als man erwarten würde, wenn man in einem Inertialsystem wäre.
Soll ich etwa NOCH langsamer und ausführlicher schreiben?


Und es tut mir leid, aber du bist derjenige, der die Corioloskraft offenbar nicht versteht. Ja, die Corioliskraft, eine SCHEINKRAFT, wirkt auf alle Trägen Massen. Dabei geht man aber davon aus, dass KEINE Kraft auf die Masse einwirkt. Was uns als Kraft ERSCHEINT, ist legedlich der Unterschied zwischen der nicht vorhandenen Beschleunigung der Masse und der vorhandenen, aber für uns nicht wahrnehmbaren Beschleunigung des Erdoberfläche. Die sich beschleunigt, weil die Erde eben kein Inertialsystem ist. Nur bevor du wieder nicht kapierst was ich schreibe und mir deshhalb Unkenntnis vorwirfst.

WENN ABER sehr wohl eine Kraft auf die Masse einwirkt, und diese Kraft die Masse in genau die gleiche Richtung drückt wie die Erdoberfläche darunter, und diese Kraft über so lange Zeit einwirkt dass die ursprüngliche Träghet der Masse keinen nennenswerten Effekt mehr hat, dann gibt es von der Erde aus gesehen auch keine Corioliskraft mehr - weil sich die Masse in DIESELBE RICHTUNG mit DERSELBEN BESCHLEUNIGUNG gedrückt wird wie die Erde darunter. Es gibt KEINEN UNTERSCHIED, somit ERSCHEINT uns auch KEINT Kraft auf die Masse.




Da du gerne das Beispiel mit der Kugel auf der drehenden Scheibe nimmst: Denke doch mal bitte dran, dass auf diese Kugel eben KEINE Kraft wirkt, die sie in Scheibenrotationsrichtung beschleunigt. Der Vergleich zwischen einem Flugzeug und dieser Kugel ist dermaßen weit weg (Trägheit, Eigenantrieb, etc.) dass man schon eine Schiene auf die Scheibe bauen müsste um das vergleichen zu können.

War das jetzt langsam genug, oder willst du mich einfach absichtlich missverstehen?


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08.05.2012 um 20:54
@Heizenberch
Der Vorhaltewinkel hat rein gar nichts mit einwirkenden Kräften zu tun, sondern ist lediglich ein Ausgleich der Abdrift durch den Windeinfluß, um auf einem bestimmten Kurs über Grund (Track) zu bleiben.
Das hat mit Trägheit nichts zu tun.


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08.05.2012 um 20:58
@Heizenberch

Und noch etwas: Wenn du dich etwas besser auskennen würdest (um deine Worte zu verwenden), dann wüsstest du dass es am Äquator keine Corioliskraft gibt. Weil dort der einzige Unterschied zwischen der Erdoberfläche und einem Inertialsystem eine Beschleunigung nach UNTEN ist. Und nicht in irgendeine Windrichtung.

Deshalb gibts am Äquator auch keine Wirbelstürme.

Also hör bitte auf mit deiner allwissenden Überheblichkeit.


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08.05.2012 um 21:18
MareTranquil schrieb:Gehts auch etwas weniger arrogant? Lies den Teil nochmal, denn GENAU DAS HABE ICH GESCHRIEBEN. Hier nochmal der Abscnitt, extra für dich:
Tut mir Leid, es sollte nicht arrogant rüberkommen. Ich glaube wir schreiben momentan ziemlich aneinander vorbei.
MareTranquil schrieb:War das jetzt langsam genug, oder willst du mich einfach absichtlich missverstehen?
Ich denke eher, dass es auf Gegenseitigkeit beruht.
MareTranquil schrieb:Also hör bitte auf mit deiner allwissenden Überheblichkeit.
Ich weiß, dass ich mich mal irren kann. Wenn ich alles wüsste, dann müsste ich nicht studieren.

Nochmal ganz von vorne:
Canivore schrieb:Wenn ein Flugzeug von Süden nach Norden fliegt, warum driftet es dann eigendlich nicht nach Westen ab, da die Erde sich ja wegen der Erddrehung unter ihm nach Osten hin wegbewegen müsste.
Es driftet ab. Und zwar aufgrund einer Scheinkraft. Dadurch, dass das Flugzeug seine Geschwindigkeit (im Idealfall) nicht verändert, dreht sich die Erde unter dem Flugzeugt weg.

Betrachten wir den luftleeren Fall:
Sagen wir, dass sich das Flugzeug mit der selben Winkelgeschwindigkeit, wie die Erde dreht. Das Flugzeug fliegt nun so, dass sich der Abstand zu der Erdachse verdoppelt. v = w * r (Geschwindigkeit ist gleich Winkelgeschwindigkeit mal Radius). Nun müsste das Flugzeug die doppelte Geschwindigkeit in Richtung der Breitengrade haben. Da es aber Träge ist, behält es seine alte Geschwindigkeit v bei. Der Boden bewegt sich also unter dem Flugzeug weg. Soweit alles richtig? Wenn nein, dann korrigiere mich bitte.

Fall mit Luft:
In diesem Fall müsste die Luft eine so große Kraft auf das Flugzeug haben, dass es gerade fliegt. Wenn der Wind zum Boden still steht, dann ist die Kraft zu gering. Die Luft müsste sich also nicht nur mitbewegen, sie müsste auchnoch so wehen, dass sie das Flugzeug genug beschleunigt. Bei Windstille würde das Flugzeug also abgelenkt werden.

Bitte sag mir, wo meine Fehler liegen. Zeige sie mir bitte auf, ohne persönlich zu werden. Auch wenn es vielleicht nicht so rübergekommen ist, ich bin eigentlich ein ganz netter Mensch, der es einsieht, wenn er sich mal irrt. Also bitte sei nicht zu hart mit mir ;)


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08.05.2012 um 21:25
@Heizenberch
Heizenberch schrieb:Fall mit Luft:
In diesem Fall müsste die Luft eine so große Kraft auf das Flugzeug haben, dass es gerade fliegt.
Da ist Dein Denkfehler:
Du gehst davon aus, dass sich das Flugzeug zunächst unabhängig von der Luft bewegt und dann unter deren Krafteinfluss gerät.
Nein, ein Flugzeug bewegt sich ständig allein abhängig von der umgebenden Luftmasse. Die Luftmasse bewegt sich. Dieser Vektor des Windes ergibt zusammen mit dem Vektor der Eigenbewegung des Flugzeuges innerhalb dieser Luftmasse eine Resultierende. Auf das Flugzeug selbst wirken nur die Gravitation vs. Auftriebskraft und Widerstand vs. Schubkraft.


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08.05.2012 um 21:41
@Spiff
Okay, dann wirkt die Luftbewegung also der Schreinkraft entgegen. Aber dann gibt es trotzdem eine Ablenkung, wenn die Luft abgelenkt wird, oder?


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08.05.2012 um 21:45
@Heizenberch

Ok, gut, hab wohl wirklich etwas zuviel Überheblichkeit in deinen Text reingelesen. Also:
Heizenberch schrieb:Betrachten wir den luftleeren Fall:
Sagen wir, dass sich das Flugzeug mit der selben Winkelgeschwindigkeit, wie die Erde dreht. Das Flugzeug fliegt nun so, dass sich der Abstand zu der Erdachse verdoppelt. v = w * r (Geschwindigkeit ist gleich Winkelgeschwindigkeit mal Radius). Nun müsste das Flugzeug die doppelte Geschwindigkeit in Richtung der Breitengrade haben. Da es aber Träge ist, behält es seine alte Geschwindigkeit v bei. Der Boden bewegt sich also unter dem Flugzeug weg. Soweit alles richtig? Wenn nein, dann korrigiere mich bitte.
Das Problem hier ist, die Vorstellung "Flugzeug im luftleeren Raum" funktioniert einfach nicht, da sich die grundlegenden Eigenschaften eines Flugzeugs nunmal aus der Interaktion mit der Luft bestimmen. Wie z.B. die Höchstgeschwindigkeit. Dazu unten mehr. Bei einem Satelliten oder einer Artilleriegranate würde das Szenario stimmen.
Heizenberch schrieb:Fall mit Luft:
In diesem Fall müsste die Luft eine so große Kraft auf das Flugzeug haben, dass es gerade fliegt. Wenn der Wind zum Boden still steht, dann ist die Kraft zu gering. Die Luft müsste sich also nicht nur mitbewegen, sie müsste auchnoch so wehen, dass sie das Flugzeug genug beschleunigt. Bei Windstille würde das Flugzeug also abgelenkt werden.
Nun, zuächst einmal bewegt sich die Luft - im absoluten Inertialsystem gesehen - weiter entfernt von der Rotationsachse der Erde auch entsprechend schneller. Nun, eine Artilleriegranate, die mit 3000km/h abgeschossen wird (also schneller als die Erddrehung am Äquator), würde natürlich nie von der Luft beschleunigt werden, egal welchen Ort auf der Erde sie erreicht.

Aber ein flugzeug ist nunmal anders - es hat einen eigenen Antrieb. Und es ist (in Relation zur Größe) sehr leicht gebaut. Deshalb ist die Trägheit eines Flugzeugs im Verhältnis zu den Antriebs- und Luftwiderstandskräften sehr gering. Wenn du die Motoren eines Flugzeugs so einstellst, dass es mit 800 km/h fliegt, dann bedeutet dies, dass die Motoren bei dieser Geschwindigkeit genau soviel Antriebskraft erzeugen wie der Luftwiderstand Bremskraft erzeugt. Wäre es schneller, würde der höhere Luftwiderstand das Flugzeug bremsen, wäre es langsamer, wäre der Luftwiderstand kleienr und das Flugzeug würde wieder beschleunigen. Also, selbst wenn du dem Flugzeug einen Tritt in den Hintern gibst oder es stark abbremst - es wird sich wieder auf die gleichen 800km/h einstellen (sofern es nicht vorher abstürzt, versteht sich ;) ). Und die geringe Trägheit des Flugzeugs bedeutet, dass dies schon innerhalb von kurzer Zeit, wahrscheinlich wenigen Minuten passieren wird. Deshalb wird es auch an der weiter außen liegenden Stelle auf der Erde die gleiche Geschwindigkeit haben.
(edit: Gemeint ist die gleiche Geschwindigkeit relativ zur Luft und damit, bei Windstille, auch zur Erdoberfläche)


Allgemein bedeutet dies für die Corioliskraft: Zwar wird das Flugzeug, wie jede andere Masse, abgelenkt, aber dieses stabile Kräftegleichgewicht sorgt dafür, dass nie mehr als die letzten paar Minuten dieser Krafteinwirkung auf den Kurs des Flugzeugs Einfluss haben. Die Corioliskraft hat erst über Stunden ernsthafte Auswirkungen, und als Kraft - d.h. konstante Beschleunigung - sorgt sie dafür, dass die Abweichung von der ursprünglichen Route mit dem Quadrat der Zeit zunimmt. Durch die Interaktion des Flugzeugs mit der Luft, sowie der geringen Trägheit, nimmt die Abweichung aber nur minimal zu, und nur linear. Es gibt also einen gewissen Einfluss der Corioliskraft, aber der ist sehr viel geringer, als eine blinde Anwendung der Formeln (wie sie bei einem Satelliten oder annähernd bei einer Artilleriegranate stimmen würde) vermuten lassen würde.


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08.05.2012 um 21:53
MareTranquil schrieb:Das Problem hier ist, die Vorstellung "Flugzeug im luftleeren Raum" funktioniert einfach nicht, da sich die grundlegenden Eigenschaften eines Flugzeugs nunmal aus der Interaktion mit der Luft bestimmen. Wie z.B. die Höchstgeschwindigkeit. Dazu unten mehr. Bei einem Satelliten oder einer Artilleriegranate würde das Szenario stimmen.
Denk dir eine Kugel, die auf zauberhafte Weise wie ein Flugzeug fliegt. Vielleicht kannst du dir das dann vorstellen. Physikalisch gesehen ist die Betrachtung ohne Luftwiderstand vollkommen ligitim.
MareTranquil schrieb:Nun, eine Artilleriegranate, die mit 3000km/h abgeschossen wird (also schneller als die Erddrehung am Äquator), würde natürlich nie von der Luft beschleunigt werden, egal welchen Ort auf der Erde sie erreicht.
Warum nicht?
MareTranquil schrieb:Deshalb ist die Trägheit eines Flugzeugs im Verhältnis zu den Antriebs- und Luftwiderstandskräften sehr gering.
Wenn der Luftwiderstand riesig wäre, dann wäre es nicht aerodynamisch, oder sehe ich das falsch? Wenn es so leicht ist, dass es mit der Luft einfach mitgenommen wird, dann genügt schon eine Böe, um es am Starten zu hindern. Oder sehe ich da was falsch?
MareTranquil schrieb:Allgemein bedeutet dies für die Corioliskraft: Zwar wird das Flugzeug, wie jede andere Masse, abgelenkt, aber dieses stabile Kräftegleichgewicht sorgt dafür, dass nie mehr als die letzten paar Minuten dieser Krafteinwirkung auf den Kurs des Flugzeugs Einfluss haben.
Erläutere mir bitte nochmal, welche Kräfte mit der "Corioliskraft" im Gleichgewicht stehen. Das verstehe ich noch nicht so recht.


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08.05.2012 um 21:53
@Heizenberch
Beispiel:
Flugzeug ist in nicht bewegter Luftmasse (windstill) genau nach Norden ausgerichtet: Steuerkurs / Heading ist Nord.
Es wird genau von vorn angeströmt und bewegt sich demnach exakt nach Norden: Kurs über Grund / Track ist Nord.

Nun bewegt sich die Luftmasse nach Westen (Ostwind). Was passiert?

Flugzeug ist in bewegter Luftmasse (Ostwind) genau nach Norden ausgerichtet: Steuerkurs / Heading ist Nord.
Es wird genau von vorn angeströmt und bewegt sich demnach nicht nach Norden: Kurs über Grund / Track weicht nach z.B. 5° nach links von Norden ab.

Am Flugzeug hat sich kräftemässig rein gar nichts geändert.
Um weiterhin auf Track Nord zu bleiben, müsste der Pilot lediglich einen nach rechts korrigierten Steuerkurs wählen, einen Vorhaltewinkel oder Luvwinkel, welcher den Windvektor ausgleicht. Das Flugzeug wird weiterhin genau von vorn angeströmt.

Ist eine reine Vektorensache. Vielleicht hilft Dir zum Verständnis etwas Flugmechanik und Flugnavigation.


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08.05.2012 um 21:56
@Spiff
Das ist mir alles klar, ich denke, dass ich die Vektorrechung so ziemlich beherrsche (zumindest sollte ich das :D). Nun möchte ich nochmal wissen, was genau die Corioliskraft kompensiert. Schließlich wirkt sie ja, selbst, wenn sie nicht zur Resulitierenden beiträgt.


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08.05.2012 um 22:01
@Heizenberch
Am Flugzeug muß keine Corioliskraft kompensiert werden, da sie nicht wirkt. Das Flugzeug ist quasi Bestandteil der Luftmasse. Und nur in Bezug zu dieser ist das Flugzeug.


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08.05.2012 um 22:02
@Spiff
Das ist Quatsch. Die Corioliskraft wirkt auch auf das Flugzeug. Das Flugzeug kann sich nur gerade bewegen, wenn die Kraft kompensiert wird.


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08.05.2012 um 22:03
@Heizenberch @Spiff
@MareTranquil

Die corioliskraft wirkt schon auf ein Flugzeug, aber im gegensatz zu allen anderen kräften ist sie so verschwindend gering das sie zu vernachlässigen ist...


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08.05.2012 um 22:04
@Heizenberch
Na dann erkläre mir mal, wie der Pilot die Corioliskraft spürt und ihr entgegenwirkt.
Bin gespannt.


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08.05.2012 um 22:07
@Spiff
In den Fall hast du Recht, dass die Corioliskraft auf den Piloten genau so wirkt, wie auf das Flugzeug. Aber die Luft bewegt sich nicht mit dem Flugzeug und wird somit auch nicht genau so wie das Flugzeug abgelenkt.


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08.05.2012 um 22:10
@Heizenberch
Heizenberch schrieb:Denk dir eine Kugel, die auf zauberhafte Weise wie ein Flugzeug fliegt. Vielleicht kannst du dir das dann vorstellen. Physikalisch gesehen ist die Betrachtung ohne Luftwiderstand vollkommen ligitim.
Eben nicht. Es ist das definierende Characteristikum (hat vielleicht jemand ein besseres deutsches Wort?) eines Flugzeuges, dass sich ein Kräftegleichgewicht zwischen Antrieb und Luftwiederstand einstellt. Nimm das weg, und du hast etwas vollkommen anderes als ein Flugzeug.
Heizenberch schrieb:Warum nicht?
Nuja, weil sie schneller ist als die Erddrehgeschwindigkeit am Äquator (die ist so ca. 1600km/h). Da sie keinen eigenen Antrieb hat, und daher niemals Rückenwind bekommt, kann sie nie beschleunigt werden. Außer sie wird vorher auf eine langsamere Geschwindigkeit abgebgemst, versteht sich.
Heizenberch schrieb:Wenn der Luftwiderstand riesig wäre, dann wäre es nicht aerodynamisch, oder sehe ich das falsch? Wenn es so leicht ist, dass es mit der Luft einfach mitgenommen wird, dann genügt schon eine Böe, um es am Starten zu hindern. Oder sehe ich da was falsch?
Das Flugzeug ist leicht, die Triebwerke sind trotzdem stark. Wenn es mit 800km/h fliegen kann, wird eine entgegenkommende 100km/h-Böe den Start nicht verhindern.
Die geringe Trägheit ist allerdings an anderer Stelle gut erkennbar: Bei Turbulenzen. Da können Aufwinde sogar innerhalb weniger Sekunden einen so großen Einfluss auf die (vektorielle) Geschwindigkeit des Flugzeugs haben, dass innen alles durcheinanderfliegt.
Heizenberch schrieb:Erläutere mir bitte nochmal, welche Kräfte mit der "Corioliskraft" im Gleichgewicht stehen. Das verstehe ich noch nicht so recht.
Nun, ich fliege von Nord nach Süd. die Corioliskraft will mein Flugzeug auf einen Kurs nach Westen ablenken. Da aber die Spitze des Flugzeugs nach Süden zeigt, würde dies einen seitliche Verschiebung bedeuten. Das widerum ist für das Flugzeug wie ein Seitenwind von Westen. Da die Corioliskraft nur über lange Zeiten wirkt, und die "Luftwiderstandsdynamikzeitkonstante" nur wenige Minuten beträgt, kann immer nur ein sehr kleiner Teil der Kraft wirken und sich der Winkel der Kursänderung nicht aufsummieren. Und da die Seitwärtsgeschwindigkeit (und damit der Kurs) konstant bleibt, ist die Abweichung vom Kurs linear, anstelle von quadratisch.


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