Ich hatte kürzlich eine Diskussion zum Thema Masse, Bewegung und Energie.
Wenn man auf der Erde zum Beispiel ein Auto anschieben will. Muss man dann erst eine bestimmte Menge an Energie aufbringen bevor das Auto rollt oder bewegt es sich sofort nur eben kaum bemerkbar.
Und wie ist das im Weltall? Kann da ein Mensch ein Objekt das 1000 Tonnen wiegt einfach so anschieben. Oder braucht es erst eine gewisse menge an Energy bevor sich das Objekt überhaupt bewegt?
Hallo Christoph!
Ich hatte kürzlich eine Diskussion zum Thema Masse, Bewegung
und Energie.Wenn man auf der Erde zum Beispiel ein Auto anschieben will.
Muss man dann erst eine bestimmte Menge an Energie aufbringen
bevor das Auto rollt oder bewegt es sich sofort nur eben kaum
bemerkbar.
Im Grunde ist es ja mit der Energie ganz einfach. Nehmen wir mal das Beispiel Auto, daß eine Tonne wiegt und Du es auf 10 km/h anschieben möchtst.
Dafür nehmen wir die Formel E = 1/2m * v^2
m ist die Masse (meist in kg) und v ist die Geschwindigkeit (meist in m/sec angegeben). Ich setze dann für die Masse die eine Tonne ein (= 1000 kg) und für die Geschwindigkeit 10 km/h (= 2,78 m/sec)
E = 1/2*1000kg*(2,78m/sec)^2 = 1390 kg*m^2/sec^2 = 1390 Joule
Das heißt also um das Auto auf zehn Studenkilometer zu beschleunigen musst Du mindestens 1390 Joule (= 0,386 Wattsekunden) aufwenden. Dies gilt natürlich nur, wenn das Auto keinerlei Reibung oder Luftwiderstand hätte.
Bei der Reibung ist es so, wenn Dein Auto steht brauchst Du mehr Energie, um z.B. das Auto um 10 km/h zu beschleunigen als wie wenn das Auto schon fahren würde. (kennt jemand auch den Grund dafür oder kann das physikalisch begründen??)
Bei uns auf der Erde ist es so, daß wir unter der Erdgraviations „leiden“ und bekanntermaßen ist diese im Weltall nicht vorhanden.
Und ich bitte jetzt die Physiker unter uns mich zu korriegieren, falls nötig:
Da ja im Weltalls das Gewicht der Masse gleich 0 kg ist (also nicht messbar ist) müsste ich doch jeden beliebig-schweren Körper mit der selben Energie auf die selbe Geschwindigkeit bringen können.
Vorraussetzung hier wieder, daß ich die Trägheit überwinde (also den Körper aus dem Ruhezustand in einen Bewegungszustand versetze)
Schöne Grüße
Martin
Erst mal danke für die schnelle Antwort.
Vorraussetzung hier wieder, daß ich die Trägheit überwinde
(also den Körper aus dem Ruhezustand in einen Bewegungszustand
versetze)
Meine Frage war ja: muss man erst eine bestimmte Menge an Energie aufwenden um diese Trägheit zu überwinden? Also kann ich im Weltall Stunden lang versuchen das Objekt zu schieben aber es hat keinen Effekt weil ich zu schwach bin dh zu wenig Energie aufwenden kann??
Hallöchen, ich misch mich mal ein:
Der Begriff des ‚Anschiebens‘ ist im Weltraum etwas schwer zu realisieren - wenn Du auf der Erde ein Auto anschiebst, läuft es so, dass Du dem Auto einen Impuls m*v gibst. Nach dem Impulserhaltungssatz gibt das Auto dabei aber einen ebensolchen Impuls an Dich zurück. Du gibst ihn allerdings sofort an den Erdboden (oder wovon auch immer Du Dich abstützt) weiter.
Im Weltraum is nun aber kein Erdboden da - daher kannst Du dort Deinem 1000-Tonnen-Objekt einen Stoss geben und das Objekt und Du werden in verschiedene Richtungen ‚davonfliegen‘- Du aber eben mit etwa 10.000fach höherer Geschwindigkeit, da Deine Masse etwa um diesen Faktor geringer ist.
Und natürlich wirst Du dabei auch Energie aufbringen müssen…
Hoffe, das hilft Dir weiter!?
Gruss und angenehme Nachtruhe, Julian!
Meine Frage war ja: muss man erst eine bestimmte Menge an
Energie aufwenden um diese Trägheit zu überwinden? Also kann
ich im Weltall Stunden lang versuchen das Objekt zu schieben
aber es hat keinen Effekt weil ich zu schwach bin dh zu wenig
Energie aufwenden kann??
hmmm…
Vieleicht mal andersrum:
Ich habe ein objekt von 1000 t. Da montier ich eine Rakete mit 10 kg Schub. Kann diese rakete das Objekt bewegen? Oder brauch ich eine Rakete die mindestens 100kg, 1000kg oder eben 1000 tonnen Schub hab? Gibt es da eine Grenze wieviel Schub ich aufbringen muss um das Objekt zu bewegen oder genügt schon die kleinste Rakete?
Ich habe ein objekt von 1000 t. Da montier ich eine Rakete mit
10 kg Schub. Kann diese rakete das Objekt bewegen? Oder brauch
ich eine Rakete die mindestens 100kg, 1000kg oder eben 1000
tonnen Schub hab? Gibt es da eine Grenze wieviel Schub ich
aufbringen muss um das Objekt zu bewegen oder genügt schon die
kleinste Rakete?
Es ist ja auf der Erde so, dass es mehr Kraft braucht einen stehenden Steinblock in Bewegung zu setzen, als ihn, wenn er sich schon bewegt, in Bewegung zu halten. Das hat damit zu tun, dass die Reibung bei einem unbewegten Felsblock grösser ist, als bei einem der sich bewegt. Die Atome des unbewegten Felsblocks können sich mit denen im Boden besser verkeilen.
So spielt es nicht unbedingt eine Rolle dass sich der Felsblock im schwerelosen Weltall befindet, sondern eher in einer reibungsfreien Umgebung (Auch im Weltall ist das Vakuum nicht total atomfrei).
In einer solchen reibungsfreien Umgebung würde der kleinste Impuls genügen um eine Masse in Bewegung zu versetzen (wenn sich der Körper nicht verformt).
Gibt es nicht eine Mondsonde mit Ionenantrieb? Dabei werden auch nur kleinste Teilchen ausgestossen, die die Sonde aber (zwar langsam) zu bewegen vermögen.
Emrog
Hallo,
nun wurde zwar viel über das Thema diskutiert, aber zum Kern ist man
wohl doch noch nicht gekommen.
Wenn man auf der Erde zum Beispiel ein Auto anschieben will.
Muss man dann erst eine bestimmte Menge an Energie aufbringen
bevor das Auto rollt oder bewegt es sich sofort nur eben kaum
bemerkbar.
Das kann man doch wohl aus rein praktischer Erfahrung leicht
beantworten. Prinzipiell braucht man eine Mindestkraft, um einen
Korper zu bewegen. es muß eben erst die Haftreibung überwunden
werden. Ansonsten würde ein Fahrzeug ja bei jeder leichten Berührung
„wegdriften“.
Und wie ist das im Weltall? Kann da ein Mensch ein Objekt das
1000 Tonnen wiegt einfach so anschieben. Oder braucht es erst
eine gewisse menge an Energy bevor sich das Objekt überhaupt
bewegt?
Im Weltall ist es wohl tatsächlich so, daß man schon mit einer
extrem geringen Kraftwirkung etwas beschleunigen kann.
Da reicht also schon der Rückstoß aus einem Gasfeuerzeug , um eine
Beschleunigung zu erreichen (egal wie groß das Objekt ist).
Natürlich wirken da noch zusätzliche andere Kräfte (z.B. Sonnenwind,
oder auftreffende Partikel in der Flugbahn).
Gruß Uwi
Ist letztendlich bloss eine Zusammenfassung des bereits Geschriebenen
Hallo,
Auf der Erde :
Ein Objekt (Auto) steht auf der Strasse und deshalb wirkt eine Reibungskraft zwischen Auto und Strasse.
Bei einem Auto wirkt hierbei die sog. Rollreibung. Bei einem Objekt ohne Räder wäre es die Haftreibung, wenn das Objekt sich schon bewegt, die Gleitreibung.
Die Haftreibung ist größer als die Gleitreibung, die Rollreibung geringer als Haft- und Rollreibung.
Um also dieses Objekt ( Auto o.a. ) vom Stillstand in die Bewegung zu versetzen, muss erst die Reibungskraft überwunden werden. Der Rest der Kraft, die man am Auto aufwendet wird für die Beschleunigung des Autos verwendet.
Mit steigender Geschwindigkeit wird auch der Luftwiderstand größer, deshalb stellt sich bei irgendeiner Geschwindigkeit ein Gleichgewicht zwischen der Bschleunigenden Kraft und der abbremsenden Kraft des Luftwiderstands ein und die Geschwindigkeit bleibt dann konstant.
Im Weltraum kann man ( da keine Reibung herrscht ) auch mit einer sehr kleinen Kraft eine sehr große Masse beschleunigen.
Es dauert nur lange.
Beispiel :
Man „schiebt“ ein Objekt im Weltraum mit einer Kraft von 100 N ( das entspricht der Gewichtskraft von 10 Kg ). Das Objekt soll 1000 Kg Masse besitzen.
Formel :
F(Kraft)=m(Masse)*a(Beschleunigung)
daraus ergibt sich für die Beschleunigung :
a=F/M = 100N/1000Kg = 0,1 N/Kg = 0,1 m/s^2
Wenn man nun sagen wir mal 100 Km/h erreichen will braucht man bei einer Beschleunigung mit dieser Kraft dafür :
v(Geschwindigkeit)=a*t(Zeit) --> t=v/a = (100km/h)/(0,1m/s^2)
–> 277,78 s = 4,62 min
Man sieht also : Es geht. Ohne Reibung kann man im Weltraum Berge vesetzen. Das Problem dabei ist nur, daß man sich dabei an einem anderen Objekt „abstützen“ muss. Und wenn dieses Objekt genauso viel Masse besitzt wie dasjenige, das man beschleunigen will, dann beschleunigt man gleichzeitig das Objekt an dem man sich abstützt genauso stark in die andere Richtung…
Gruss,
Jürgen