Eine Frage aus der Physik...?

Question

Ich wüsste gerne, was in diesem Szenario passieren würde.

Nehmen wir an, man schwebe einfach so in der Luft, ohne an irgendwas zu hängen oder auf etwas zu stehen,
man hat überhaupt keinen Berührpunkt mit der Erde,
man hat praktisch die Schwerkraft besiegt (wie man schwebt soll uns mal egal sein, von mir aus Magie oder eine Art Haushubschrauber, was man will)

So.
Wir schweben.
Und das immer nur auf einen Fleck, wir bewegen uns nicht aus eigener Kraft.
Und das tuen wir ein paar Stunden.

Was ist dann? Wenn ich auf dem selben Breitengrad wie zb New York schwebe, schwebe ich dann in ein paar Stunden plötzlich auf einem Fleckchen in New York?
Oder doch nicht?
Will ich ganz genau wissen ;)

@wissensdurst:
ich meine folgendes mit "am selben Fleck":
Irgendwann muss ich ja anfangen, zu schweben. Und ab diesem Zeitpunkt des Schwebens bewege ich mich ja nicht mehr, nicht mehr nach oben (um abzuheben) und auch nicht nach links recht oder sonstwohin. Ich bleibe praktisch in der Raumzeit des Moments, wo ich abgehoben bin.

@oli st:
ich kann ja auch irgendwo auf dem Äquator anfangen zu schweben, wenn du dir das besser vorstellen kannst, und dann fange ich eben in Afrika an zu schweben und bin nach einiger Zeit dann in Südamerika..

Answer 1

Also Du erhebst Dich - egal wie - in die Lüfte, irgendwo auf der Erde (der genaue Ort ist ziemlich egal). Dann schaltest Du Deine geheime Kraftkompensationsmaschine an und isolierst Dich gegen die Schwerkraft (der Erde, des Mondes, der Sonne usw).

Was grundlegend passiert, ist folgendes: Ein Körper (also Du) auf den keine Kraft wirkt, behält seinen Bewegungszustand bei, bewegt sich also gradlinig und mit konstanter Geschwindigkeit (Stillstand ist hierbei eine extreme Form der gleichförmig gradlinigen Bewegung).

Die Tragweite Deiner Beobachtung hängt davon ab, wie lange Du das Spielchen treiben willst, ein paar Stunden, Monate, Jahrmilionen...

Angenommen, Du hast vor Aktivieren Deiner Schwerkraftabsobtion nichts anderes getan, als über einem Punkt der Erde zu verharren...

... dann ist es kurzfristig gesehen so:
Durch die Erddrehung bekommst Du beim Start - bzw. durch Dein Verharren über einem Punkt der Erdoberfläche vor dem Aktivieren der Kraftabsorbtion - eine Geschwindigkeitskomponente in östliche Richtung TANGENTIAL zu Deinem aktuellen Breitengrad (0km/h am Pol, ca. 1700km/h am Äquator auf Bodenhöhe). Am Pol passiert nichts, während Du weiter südlich feststellst, daß Du immer höher steigst und die Erde sich langsam unter Dir wegdreht - vom Boden sähe es aus, als würdest Du steigen und nach Westen fliegen.
Hast Du die Luftreibung überlistet, dann ist Deine Bewegung geradlinig und ungebremst - wie beim Hammer eines Hammerwerfers, der geradeaus fliegt, während der Werfer "austrudelt".
Ist die Luftreibung zu berücksichtigen, dann würde Dich die Luft durch Reibungsprozesse bei der Erddrehung mitnehmen, Deine vom Boden aus beobachtete Westdrift gebremst vonstatten gehen. Allerdings - ohne Schwerkraft - würdest Du einen starken Auftrieb erfahren und somit aufsteigen - was 1. eine Westdrift hervorriefe und 2. Dich irgendwann aus der Atmosphäre treibt (Schweben auf konstanter Höhe bedeutet, daß Auftrieb und Gewichtskraft im Gleichgewicht sind - keine Schwerkraft->keine Gewichtskraft->maximaler Auftrieb).

... mittelfristig käme noch folgendes hinzu:
Du bist von der Erde aus gestartet, also hast Du in Bezug auf die Sonne eine Geschwindigkeit von ca. 29km/s, mit der Du GERADEAUS und TANGENTIAL zur Erdbahn fliegst, während die Erde mit ebenfalls 29km/s auf ihrer 300 Millionen km durchmessenden Kreisbahn weiterläuft.
Vorzugsweise bist Du um Mitternacht aufgestiegen, also - von der Sonne aus gesehen - auf der "Außenseite" der Erdbahn. Würdest Du gegen Mittag aufsteigen, dann würdest Du quasi auf der Innenkurve starten und geradeaus laufen, während die Erde "von außen" in Deine Flugbahn eindreht.
Wenn Du also so startest, daß Dich die Erde nicht gleich wieder vom Himmel rammt, dann wirst Du geradlinig die Erdbahn und irgendwann das Sonnensystem verlassen.

...langfristig kann man das Spielchen weitertreiben, da ja die Sonne in ca. 220 Millionen Jahren um das Zentrum der Galaxis kreist, während Du tangential zur Sonnenbahn durch die Galaxis wanderst...

Langer Rede kurzer Sinn: Sobald keine Kraft mehr auf Dich wirkt, bewegst Du Dich mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus, die Erde hingegen vollführt ihre komplexe Bewegung weiter (Drehung um die Achse, Drehung um die Sonne, Drehung um das Zentrum der Galaxis...), also wirst Du auf keinen Fall über einem Punkt der Erde in konstanter Höhe stehen bleiben...

Answer 2

Nehmen wir an, daß Du irgendwo herumschwebst und dich GAR NICHT bewegst. (Das meinst Du doch, oder?).
Dann dreht sich unter Dir die Erde und Du würdest sie unter dir ziehen sehen (und eventuell auch in New York landen.).
ABER: Die Erde dreht sich um die Sonne und das gesamte Sonnensystem rast um den Mittelpunkt unserer Galaxie...
Faktisch würde sich die Erde entweder sehr schnell von Dir entfernen, oder Du würdest nach einem Bruchteil einer Sekunde von ihr "Überfahren" werden....

Answer 3

Also die Erde würde sich einfach unter dir weg bewegen und Du wärst im Weltraum.

Da sich die Erde nicht nur dreht sondern auch im Raum bewegt.
Und weil sich auch unsere Galaxie im Raum bewegt würdest du diese dann irgenwann auch verlassen. Natürlich nur fals du nicht vorher von Irgendetwas getroffen wirst. Aber bei der Geschwindigkeit mir der sich die Erde bewegt würdest du wohl verglühen bevor du die Atmosphare verlassen hast.

zu Constantin P: Ich dachte es geht gerade darum was passieren würde wenn man alle diese geschlossenen Systeme verlassen könnte.

Answer 4

Wenn man die Gravitation wirklich zu 100% überlisten könnte und völlig unberührt von dieser über dem Boden schweben würde, hätte auch die rotation der Erde keinen Einfluss auf uns und sie würde sich unabhängig von uns drehen und irgenwann würden wir - angenommen es wäre der entsprechende Breitengrad - irgendwann über NY "schweben"...

Aber keine Angst - das geht nicht...

Answer 5

Leider macht die Frage, so wie Du sie stellst keinen Sinn: "Auf demselben Fleck" oder von mir aus auch "am selben Punkt der Raumzeit" ist nicht definiert! Im ganzen Universum gibt es keinen Fixpunkt, sondern nur (irgend-)einen Punkt, den man als (willkürlichen) Koordinatenursprung der Raumzeit definieren muss. Ohne diese zusätzliche Information kann man o.g. Frage nicht stellen. Und je nachdem ob dieser definierte Ursprung Teil der Erde / des Sonnensystems / der Galaxie usw. ist, wird sich deine relative Position zur Erde verändern oder auch nicht. Bewegung ist halt niemals absolut, sondern IMMER relativ!

Answer 6

Das Problem das du hier ansprichst ist das des geschlossenen Systemes.
Die Erde und die Atmosphäre bilden ein geschlossenes System, d.h. Atmosphäre und Erde bewegen sich gleich schnell. Da du ich im schwebenden Zustand immer noch in diesem geschlossenen System befindest wirst du dich mit der Erde mitdrehen. D.h. du würdest immer an der gleichen Stelle bleiben.

Du kannst ganz einfach ein geschlossenes System simulieren:
Setz dich in ein Auto einen Bus eine Bahn oder so. Wenn sich das Fahrzeug bewegt bewegst du dich mit und alle Gegenstände im Fahrzeug auch. Jetzt nimmst du irgendetwas, deinen Hut, eine Schachtel Zigaretten egal, und wirfst es in die Luft. In dem Moment in dem es deine Hand verlässt, "schwebt" es ja in der Luft. Aber du wirst feststellen, daß dein Hut nicht irgendwo weiter hinten im Auto landen wird (in dem Fall hätte sich das Auto unter deinen Hut wegbewegt). Warum? Weil das Auto alle Gegenstände im Auto: dich, deinen Hut usw. mit beschleunigt hat. D.h. auch wenn dein Hut nicht mit irgendetwas im Auto verbunden ist bewegt es sich immer noch mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Auto. Klingt kompliziert ich weiß.
Aber das ist ein geschlossenes System.

Ich hoffe du ich habs einigermaßen verständlich gemacht ;)

viele grüße aus der Voreifel

constantin

Answer 7

Die Raumstation ISS ist nur noch gering von der Erdgravitation beruehrt. Da sie sich also ueber uns hinwegbewegt und das wesentlich schneller als die Erdrotation, wuerde sich in deinem beschriebenen Fall, also ohneBeruehrung und aktive Erdmitnahme, der schwerelose Koerper gegenueber der rotierende Erde unveraendert im Raum befinden.

Nur der Text:
Wenn ich auf dem selben Breitengrad wie zb New York schwebe, schwebe ich dann in ein paar Stunden plötzlich auf einem Fleckchen in New York?
Irritiert mich!
Schreibfehler oder ist das der "Pferdefuss"?

Answer 8

Ob man "immer auf dem selben Fleck" schwebt, das ist doch eine Frage des Bezugspunktes. Ist für Dich der "selbe Fleck" immer die gleiche Stelle über der Erdoberfläche, oder über der Erdbahn, so dass sich die Erde "darunter" dreht, oder bezogen auf die Sonne, oder bezogen auf unsere Galaxie oder was?

Wenn man was Kompliziertes wissen will, dann muss man auch genau fragen.

Nachtrag:
Danke für Deinen Nachtrag, aber Du hast es offenbar noch immer nicht verstanden: Die Erde dreht sich, die Erde läuft auf Ihrer Bahn um die Sonne, die Sonne bewegt sich im Weltall usw. Was soll der Bezugspunkt sein?
Wenn Du z.B. bezogen auf die Sonne (nur ein Beispiel) "stehenbleiben" würdest, dann würde sich die Erde wahnsinnig schnell unter Dir wegbewegen aus zwei Gründen: Wegen Ihrer Rotation und deswegen, weil sie sich ja auch um die Sonne bewegt.

@oli st:
Irrtum: die ISS ist erdnah und unterliegt massiv der Gravitation! Allerdings ist die Umlaufgeschwindigkeit so gewählt, dass Fliekraft und Gravitation einander praktisch aufheben. Überlegen Sie doch mal, wie viel weiter der Mond entfernt ist und der wird ja von der Gravitation auch auf seiner Bahn gehalten.

Answer 9

Wenn mich nichts bewegt und ich mich durch nichts bewege, aber später irgendwo angekommen bin, was soll dann passiert sein???
Nichts!
Weil : 0+0=0

Es sei denn ich unterliege der "Coriolis Kraft". Einem Phänomen sich bewegender Körper durch Wirkung auf scheinbar stillstehende Massen!

Answer 10

Also, wenn du es ganz genau wissen willst, dann bemühe ich mal den alten Knaben Newton (Der, dem der Apfel auf den Kopf gefallen ist und der daraus die Gravitation 1687 entdeckte und mathematisch berechnen konnte)
Newton stellte drei Grundannahmen auf, die auch heute noch gelten.
1. Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen Translation, solange die Summe aller auf ihn einwirkenden Kräfte Null ist.
Das bedeutet, ein Körper bleibt in Ruhe, solange keine Kräfte auf ihn einwirken.
Welche Kräfte wirken denn, wenn du einfach nur schwebst ?
Bis auf die Kraft, die dich schweben lässt, keine weitere.
Da du dich vor dem Schweben mit der Erde gedreht hast, (und mit der Erde um die Sonne und mit der Sonne um unsere Milchstrasse usw.) benötigst du eine Kraft, um diesen Zustand zu ändern. Es existiert aber keine weitere Kraft, ausser der, die dich schweben lässt. Die Annahme, die Erde würde sich unter dir wegdrehen, benötigt eine Kraft, und solange diese nicht vorhanden ist, bleibst du am gleichen Fleck und schwebst halt.
Eine auf dich wirkende Kraft wäre z.B. Schubsen ;-)

Fazit:
Solange dich also niemand schubst, wirst du immer am gleichen Fleck relativ zum Erdboden schweben.

Wenn dich aber jemand schubst, gilt Newtons zweite Grundannahme:
Die Änderung der Bewegung einer Masse ist der Einwirkung der bewegenden Kraft proportional und geschieht nach der Richtung derjenigen geraden Linie, nach welcher jene Kraft wirkt.
Oder einfacher formuliert:
Du bewegst dich in die Richtung, in die du geschubst wurdest.
Wie schnell wäre das denn ?
Die auf dich wirkende Kraft (das Schubsen) ist durch das Schweben (Schwerelosigkeit) nur noch der Masseträgheit unterworfen. Deine Beschleunigung durch das Schubsen errechnest du mit der Formel Kraft= Masse x Beschleunigung, bzw. umgeformt Kraft : Masse= Beschleunigung.
Je schwerer du bist, desto mehr Kraft muss man aufwenden, um dich anständig zu schubsen.
Hier gilt auch Newtons dritte Grundannahme:
Actio = Reactio oder auf deutsch: Aktion = Reaktion.
Würde ich neben dir schweben, und dich schubsen, würden wir uns mit der identischen Geschwindigkeit voneinander entfernen, da mein Schubsen mich mit einer genau so grossen Kraft von dir wegstossen würde, wie ich dich geschubst habe. (Ganz genau stimmt das allerdings nur, wenn wir beide das gleiche wiegen, bzw. die gleiche Masse haben)
Was passiert nun ?
Wir schweben beide voneinander weg. Wenn uns also nichts aufhält (Luftwiderstand, Hauswände oder ähnliches) schweben wir ewig mit dieser Geschwindigkeit. Gut, wäre ja kein Problem denkst du ?? Irgendwo kommt immer eine Wand ?
Was aber, wenn ich dich senkrecht nach oben schubse ??
Nun, ich pralle auf den Boden, was eventuell recht schmerzhaft wird, aber du wirst (bei genügend Kraft) immer höher und höher schweben, bis du unsere Atmosphäre verlässt. Denn die Schwerkraft zieht dich ja nicht mehr zu Boden, du schwebst ja schwerelos. Ich empfehle also, einen Propeller oder ein kleines Raketentriebwerk dabeizuhaben, denn das wäre die einzige Möglichkeit, zu verhindern, daß du in den Weltraum schwebst. Und ohne Raumanzug ist es da verflixt kalt und ungemütlich ;-)

Eine andere Möglichkeit wäre, das Schwebeding fix abzuschalten, dann wirkt die Schwerkraft wieder und du fällst runter ;-)
So, das wäre soweit der Standpunkt der klassischen Newtonschen Physik. Die Links unten sind zum Nachlesen, damit du auch feststellen kannst, ob ich hier Mist erzählt habe. Und für alle Hobbyphysiker noch eine Frage:
Wieviel Energie brauche ich, um 8 Stunden zu schweben ??
Das Ergebnis überrascht euch sicherlich ;-)

Hier noch ein Hinweis, WIE du schweben kannst ;-)
Du musst immer nur NEBEN den Boden fallen. Sobald du das schaffst, schwebst du ! *grins*