…die Frage hört sich eigenartig an, aber mein Sohn muss sie im Rahmen eines Referates für die Schule beantworten und ich habe keine Antwort (er auch nicht).
Geht das?
Fußballspielen in einem (großen) Raumschiff?
Vielleicht hat jemand eine Idee.
Viele Grüße
Günter Koch
Hallo,
wieso nicht? Ohne Schwerkraft bleibt aber die Richtung des Balls gleich („Bananenflanken“ gehen schon, senken sich aber nicht herunter). Man muss es sowieso in einem geschlossenen Raum spielen, dann ist es etwa wie Sqash ohne Schläger.
Beispiel: eine hohe Flanke senkt sich natürlich nicht im Strafraum auf den Kopf des Mitspielers. Man könnte aber den Ball gegen die Decke schiessen.
Das grösste Problem wird aber sein, sich selbst überhaupt irgendwohin zu bewegen.
Gruss Reinhard
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
hi Günter
wurde ja schon etwas ausgeführt - aber ein kleine ergänzung.
solange sich das raumschiff beschleunigt und das „fussballfeld“ sich im rechten winkel zur flugrichtung befinden, kann man ganz normal fussballspielen. prinzipiell hat man in einem geschlossenen raum keine möglichkeit zu erkennen, ob der raum sich beschleunigt oder unter der einwirkung von schwerkraft steht. gilt natürlich nur, solange das raumschiff keinen sternenzerstörern ausweichen muss…
gleiches gilt auch für negative beschleunigung (im volksmund auch bremsen genannt). nur muss das fussballfeld dann „an der decke“ sein. oder aber, das raumschiff dreht sich für das bremsmanöver um 180° was vermutlich leichter und sinnvoller sein dürfte.
probleme gibt es nur, solange das raumschiff sich mit konstanter geschwindigkeit bewegt. dann herrscht schwerelosigkeit (zumindest im angemessenen abstand zu einer gravitationsquelle). wenn ich einen ball wegkicke, dann wird er schnurgeradeaus fliegen bis er an eine wand knallt (wobei durch entsprechenden drall auch kurvenfliegen möglich sein sollte). sinnvollerweise müssen die spieler also in einem komplett geschlossenen raum sein, möglichst mit glatten wänden. dann kann man wie beim hallenfussball schön über die bande spielen, nur eben dreidimensional, was sicher interessante spielzüge bewirkt. im endeffekt spielt man das ganze eher als dreidimensionales billard, nur mit grösseren bällen und ohne queue.
problem sind die spieler: gemäss irgendeinem lehrsatz (vermutlich von newton) muss die gleiche kraft, die auf beim anstoss auf den ball wirkt, auch auf den spieler wirken. auf der erde ist das kein problem, da der spieler aufgrund seiner masse und der reibung das fast nicht mitbekommt. in der schwerelosigkeit wird der spieler beim tritt auf den ball mit der selben energie zurückgeschleudert, mit der der ball nach vorne getreten wird. der spieler hat nur viel mehr masse als der ball, daher wird der effekt nicht so extrem sein.
viel schlimmer ist natürlich, dass die spieler selbst keinen halt am spielfeld haben und daher heillos herumwirbeln. du musst die spieler also irgendwie fixieren. entweder über klettverschluss-schuhe marke 2001 odysee im weltraum oder über gummiseile. denkbar sind auch kleine rückstossantriebe (im prinzip reichen bessere spray-flaschen) oder ganz allerliebst flügel an den armen. egal wie man es auch löst, so ein sport ist sicher sehr lustig und auch herausfordernd.
es gibt übrigens ein nettes buch, dass sich weitestgehend mit diesem thema beschäftigt: enders game (keine ahnung von welchem autor). dort werden kampfspiele (ähnlich paintball) in einer schwerelosen umgebung abgehalten. der autor beschreibt dabei relativ gut einige der probleme, die dabei auftreten.
lg
erwin
Fußballspielen in einem (großen) Raumschiff?
Ergänzend zu den bisherigen Antworten gibt es noch die Möglichkeit des Fußballspiels in einem rotierenden Raumschiff (falls es denn dafür groß genug ist). Da wirken dann Zentrifugalkräft und Corioliskräft. Besonders letztere dürften zu sehr interessanten Flugbahnen führen.
Hallo zusammen!
Herzlichen Dank für die schnellen Antworten. Daraus können wir sicher „unsere“ Hausaufgabe erstellen.
Viele Grüße
Günter Koch
off-topic-frage zur corioliskraft
bescheidene frage: würde man die corioliskraft in einem rotierenden raumschiff überhaupt spüren? meines wissens nach ist dieses kraft auf der erde derart schwach, dass sie nur in wirklich grossen dimensionen wirkt (also bei wirbelstürmen).
das ganze hängt natürlich auch davon ab, wie schnell das raumschiff rotiert. man wird ja nicht unbedingt 1g simulieren wollen, ein halbes g reicht ja völlig aus.
gehen wir mal von einem raumschiff in jener grösse aus, wie es im film „2001“ vorkommt. der durchmesser des zentralen rings, der sich dreht und damit schwerkraft simuliert, wird in etwa 30 meter sein. ob die drehgeschwindigkeit im film realistisch war, kann ich nicht sagen (sonst würde ich hier ja nicht so blöd posten…).
also: wie schnell müsste sich ein ring mit 30 m durchmesser drehen, damit in etwa 0,5 g simuliert werden (voraussetzung ist natürlich, dass sich der ring in der schwerelosigkeit befindet). und treten bei dieser geschwindigkeit tatsächlich schon merkbare auswirkungen der corioliskraft auf?
lg
erwin
Hi,
also: wie schnell müsste sich ein ring mit 30 m durchmesser
drehen, damit in etwa 0,5 g simuliert werden (voraussetzung
ist natürlich, dass sich der ring in der schwerelosigkeit
befindet). und treten bei dieser geschwindigkeit tatsächlich
schon merkbare auswirkungen der corioliskraft auf?
bei einem stehenden System, stehend bezogen zwischen dem Menschen der auf der Oberfläche(=innenseite) des Raumschiffes steht und eben dieser Oberfläche, berechnet sich die auf die Füße wirkende Kraft so:
F=m*w²*r
m=masse, w=omega=kreisfrquenz, r=abstand zum mittelpunkt=15m
Die Masse von 1kg soll nach deiner Vorgabe eine Kraft von 1kg*g/2=ca.5N hervorrufen. Damit ist
w=sqrt(F/(m*r))=8,7 1/s
mit w=2*Pi*f ergibt sich eine Frequenz von
f=1,38Hz
besonders viel ist das also nicht.
Ob sich das allerdings so leicht erzeugen läst kann ich nicht sagen.
Die Corioliskraft wirkt IMHO nur z.B. auf den Fußball, wenn sich das Medium in dem er sich befindet (hier also die Luft) NICHT mitbewegt. In einem geschlossenen Raum im Raumschiff wird sie sich aber mitbewegen (es sei denn, der Torus wäre innen KOMPLETT hohl).
Grüße,
J~
also: wie schnell müsste sich ein ring mit 30 m durchmesser
drehen, damit in etwa 0,5 g simuliert werden (voraussetzung
ist natürlich, dass sich der ring in der schwerelosigkeit
befindet). und treten bei dieser geschwindigkeit tatsächlich
schon merkbare auswirkungen der corioliskraft auf?[…]
w=sqrt(F/(m*r))=8,7 1/s
mit w=2*Pi*f ergibt sich eine Frequenz von
f=1,38Hz
besonders viel ist das also nicht.
Doch, das ist viel. Das ist sogar viel zu viel. Bei dieser Geschwindigkeit würde die Zentrifugalbeschleunigung bei 1135 m/s² liegen. Das wäre das 116-fache der Erdbeschleunigung. Ich nehme an, daß Du aus Versehen multipliziert hast, anstatt zu Dividieren.
Um bei einem Radius von 15 m eine Zentrifugalbeschleunigung von 5 m/s² zu erreichen muß die Winkelgeschwindigkeit bei 0,58 s-1 liegen, was einer Frequenz von 0,092 s-1 bzw. einer Drehzahl von 5,5 U/min entspricht.
Die Corioliskraft wirkt IMHO nur z.B. auf den Fußball, wenn
sich das Medium in dem er sich befindet (hier also die Luft)
NICHT mitbewegt.
In einem mit der Winkelgeschwindigkeit ω rotierenden Bezugssystem wirkt auf einen Körper der Masse m und der Geschwindigkeit v unabhängig von irgendwelchen Medien eine Corioliskraft von
Fc = -2·m·v×ω
Wird bei einer Winkelgeschwindigkeit von ω=0,58s-1 beispielsweise ein Ball mit v=26m/s senkrecht zur Rotationsachse abgeschossen, dann würde auf ihn eine Coriolisbeschleunigung von 30 m/s² wirken - also das sechsfache der maximalen Zentrifugalbeschleunigung. Dazu kommt noch, dass die Zentrifugalbeschleunigung zur Rotationsachse hin abnimmt. Der Ball wird also nicht nur in Abhängigkeit von Richtung und Betrag seiner Geschwindigkeit nach „oben“, „unten“ oder zur Seite abgelenkt, sondern er „fällt“ auch je nach seiner Höhe unterschiedliche schnell nach „unten“. Ein vernünftiges Fußballspiel dürfte da nahezu unmöglich sein - selbst wenn in so einer winzigen Station Platz dafür wäre.
In einer so schnell rotierenden Station wird die Corioliskraft sogar schon bei Schrittgeschwindigkeit zum Problem. Bei 1,5 m/s würde sie mit ±1.7m/s² je nach Richtung bei ±35% der Zentrifugalkraft liegen. Selbst wenn man es schafft sich unter solchen Bedingungen auf den Beinen zu halten, hält das niemand lange aus ohne Seekrank zu werden. An Fußballspielen ist da also gar nicht zu denken. Wegen der hohen Empfindlichkeit unseres Gleichgewichtsorgans gegenüber Beschleunigungsschwankungen müßte der Radius einer solchen Station sehr viel größer sein. Die Schätzungen gehen hier bis zu mehreren Kilometern. Den genauen Wert für die Untergrenze kennt allerdings niemand, weil es dazu keine Erfahrungswerte gibt.
danke
Hi,
du hast recht, ich habe mich vertan. Danke für die Korrektur!
w=sqrt(F/(m*r))=8,7 1/s
lautet wie du ja auch schon geschrieben hast richtig
( 5kg\*m 1 1 ) 1
w = sqrt( ----- --- --- ) = 0,58 ---
( s² 1kg 15m ) s
also ist f=0,09, das Teil dreht sich also in ca. 10s einmal rum.
Viele Grüße,
J~
hi
danke für die vielen infos. bin nur überrascht, dass die corioliskraft doch derart stark ist. vor allem, wenn man so wie ich gerne science fiction filme anschaut und dort dieses thema so gut wie nie behandelt wird.
lg
erwin