Dies ist der Unterschied zwischen Fliegen und im Orbit . Im Orbit fallen Sie zwar auf die Erde zu, aber das Raumschiff auch, und Sie fahren schnell genug, um die Erde immer wieder zu verfehlen.

In einem Flugzeug, weil es aufgrund des Auftriebs in der Luft bleibt. es fällt nicht . Aus diesem Grund spüren Sie die Schwerkraft in einem Flugzeug.

Einige Flugzeuge fühlen sich schwerelos an, siehe Erbrochener Komet.

Warum spüren wir die Schwerkraft in einem Flugzeug?

Genau aus den Gründen, aus denen wir die Schwerkraft in einem Zug spüren:

• Wir Wir fallen nicht frei (der Kabinenboden verhindert dies).
• Wir haben keine Umlaufgeschwindigkeit von etwa 28.460 km / h.
• Wir fliegen nicht sehr Enge Kurven, die einen freien Fall verursachen könnten (aber ohnehin nur für einige Sekunden).

Schwerkraft und Gewicht

Alles ist schwer überall im Kosmos, sobald es einer gewissen Beschleunigung ausgesetzt ist (z. B. Schwerkraftbeschleunigung, aber nicht darauf beschränkt), und es versucht, dieser Beschleunigung entgegenzuwirken.

Es gibt also nur zwei bedeutet, Schwerkraftbeschleunigungseffekten zu entkommen:

• Entfernen Sie die Schwerkraft mit einer anderen genau entgegengesetzten Beschleunigung. Dies ist "der Satellitenweg". Die eigene Geschwindigkeit des Satelliten und seine kreisförmige Flugbahn erzeugen (vom Satelliten aus gesehen) eine Zentrifugalbeschleunigung, die der Schwerkraftbeschleunigung genau entgegengesetzt ist. Die Auswirkungen beider Beschleunigungen verschwinden.

• Entfernen Sie alles, was die Schwerkraft daran hindert, vollständig zu wirken. Dies ist "der Weg des freien Falls". Die Schwerkraft möchte, dass wir fallen, dann entfernen wir einfach alles, was uns am Fallen hindert, beginnend mit dem Boden und / oder dem Boden. Wenn wir aus einiger Höhe springen, sind wir für kurze Zeit in der Mikrogravitation und dann im Krankenhaus, wenn wir die Zeit unterschätzt haben. Dies ist auch das, was einige Flugzeuge 30 Jahre lang tun, um Astronauten auszubilden (" 0G Flug"). Während die Schwerkraft noch vorhanden ist, werden ihre Auswirkungen durch Beschleunigen mit dem "Schwerkraftfluss" aufgehoben.

In beiden Fällen erfahren das Flugzeug und der Satellit "Mikrogravitation" ( Dies bedeutet eine Restgravitation in der Größenordnung von etwa $ \ small \ mu g $). Jede Masse, die der Mikrogravitation ausgesetzt ist, ist (fast) schwerelos

^{Für die Physiker gibt es hier tatsächlich einen Einzelfall, da sich ein Satellit im Orbit ebenfalls im freien Fall befindet und keine Zentrifugalkraft vorhanden ist, vorausgesetzt, wir wählen den geeigneten Referenzrahmen für den Beobachter aus ( ein Trägheitsrahmen). Wenn wir noch strenger sein wollten, war Einstein auch der Ansicht, dass die Schwerkraft tatsächlich fiktiv ist (wenn ich sagen darf), eine Idee, die ihn zur Entdeckung der allgemeinen Relativitätstheorie und des Raumes führte. Zeitkrümmung sup>}

Konstante Geschwindigkeit gegen konstante Geschwindigkeit

Wie kommt es, dass ein Flugzeug mit konstanter Geschwindigkeit fliegt? Geschwindigkeit erfährt Schwerkraft?

Mikrogravitation tritt in einer Flugbahn niemals mit konstanter Geschwindigkeit auf.

Der Grund dafür ist die konstante Geschwindigkeit ist konstante Geschwindigkeit und auch konstante Richtung :

• Konstante Geschwindigkeit bedeutet, dass wir nicht frei fallen, sonst wir würde in Richtung Erde beschleunigen.

• Konstante Richtung bedeutet, dass wir auch keine Zentrifugalbeschleunigung erzeugen, da dies eine Richtungsänderung erfordert.

Wenn sich Satelliten in einer Kreisbahn befinden, befinden sie sich nicht mit konstanter Geschwindigkeit , sondern mit konstanter Geschwindigkeit .

Nach ihrem oder Bit wird die Richtung ihrer Verschiebung ständig angepasst, daher ändert sich die Geschwindigkeit ständig, wodurch sie eine Zentrifugalbeschleunigung erzeugen können, die genau der Schwerkraft entgegengesetzt ist.

Können wir Mikrogravitation in einer Ebene (oder in einem Zug) erzeugen, die sich horizontal bewegt?

Horizontal bedeutet nicht "in gerader Linie". Dies bedeutet, dass wir im rechten Winkel zur Schwerkraftrichtung (der lokalen Vertikalen) stehen. Wenn wir uns also horizontal über große Entfernungen bewegen, folgen wir tatsächlich der Erdkrümmung.

Wenn das Flugzeug / der Zug der Erdkrümmung folgt (daher die Richtung ständig ändert), könnten wir theoretisch die Mikrogravitation erreichen, aber unter der Bedingung fahren wir sehr schnell, etwas schneller als die ISS ( 27.560 km / h) zum gegenwärtigen Zeitpunkt), ungefähr 28.460 km / h. In einem solchen Fall befinden wir uns in der Umlaufbahn in Höhe Null (die Umlaufbahn hängt nicht von der Höhe ab).

Dies ist in der Praxis nicht möglich, es wäre eine enorme Menge an Kraft erforderlich und alles würde aufgrund von Reibung schmelzen

Mikrogravitation in einem Flugzeug, das eine bestimmte Kurve fliegt

Aber wie in erklärt, kann man mit einem Glas Wasser auf den Kopf fliegen bleibt aufgrund von g-Kräften voll? können wir Mikrogravitation erzeugen, indem wir eine bestimmte Flugbahn fliegen. In diesem Fall wird die Geschwindigkeit, die uns fehlt, durch ständige Richtungsänderungen entlang der Kurve ersetzt. Dies gibt schöne Videos, wie den lustigen schwerelosen Hund mit den beiden ungestörten Jungs:


^{Quelle sup >}

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Zusammenfassend

Schwerelosigkeit ist die Folge der Mikrogravitation, die erhalten werden kann:

• Bei konstanter Geschwindigkeit müssen wir einer Kurve folgen, die eine Beschleunigung erzeugt, die genau der Schwerkraft entgegengesetzt ist. Dies erfordert entweder eine Bewegung mit einer großen und spezifischen Geschwindigkeit (Umlaufgeschwindigkeit) oder relativ enge Kurven mit begrenzter Geschwindigkeit.

• Im freien Fall müssen wir der vorgeschriebenen Abwärtsbahn und permanenten Beschleunigung folgen durch die Schwerkraft, was z In 35 Sekunden und 6 km tiefer bewegen wir uns bereits im Hyperschall! Nicht so bequem, und das nur für die ersten 35 Sekunden!

Für eine realisierbare und dauerhafte Mikrogravitation in geringer Höhe müssen die beiden Techniken kombiniert werden.

Sie fühlen niemals tatsächlich die Schwerkraft ^{† sup>, nicht im Orbit, nicht in einer Ebene und auch nicht auf festem Boden.}

Was Sie auf dem Boden fühlen, ist die Erde, die gegen Ihre Füße drückt , mit einer Kraft, die die Gravitationsbeschleunigung genau aufhebt. Sobald Sie diese Kraft stoppen , z. Wenn Sie die Seile in einem Aufzug abschneiden, ändert die Gravitationsbeschleunigung sehr schnell Ihre Geschwindigkeit nach unten, was Sie in Situationen wie einem Aufzug natürlich zwangsläufig wieder auf den Boden zurückbringt (wo es seine Aufwärtskraft auf schmerzhafte Weise bestätigt ...). Wir sind an diese Aufwärtskraft als Normalzustand so sehr gewöhnt, dass wir sie nicht einmal als Kraft bemerken und stattdessen über die „Gravitationskraft nach unten“ sprechen, aber physisch ist das nicht wirklich die Kraft, die da ist.

In einem Flugzeug ist die Situation ähnlich: Die Kraft, die Sie fühlen, ist die Kraft der Luft, die um die Flügel strömt und das gesamte Flugzeug nach oben drückt. Ohne diese Kraft stoppt das Flugzeug schnell mit konstanter Geschwindigkeit und bewegt sich stattdessen immer schneller in Richtung Boden.

Nun, für eine Raumkapsel im Orbit passiert dies tatsächlich auch: Hier gibt es keine Kraft, die der Gravitationsbeschleunigung entgegenwirkt, so dass sie sich im freien Fall befindet. Aber weil es eine unglaublich schnelle Horizontalgeschwindigkeit hat, bleibt nicht genug Zeit, um auf den Boden zu fallen - es „verfehlt stattdessen die Erde“ und setzt somit seine Umlaufbahn fort.

Wir sind, die Geschwindigkeit reicht nicht aus, um dies leicht zu beobachten. Wir sind im Flugzeug tatsächlich ein bisschen leichter, weil es wie ein Raumschiff auch die Erde umkreist, aber selbst für SR-71 mit Höchstgeschwindigkeit (unter der Annahme von 3540 km / h = 983 m / s) ist der Effekt zu klein, um sinnvoll zu sein:

$$ g = \ frac {V ^ 2} {R} = \ frac {(983 \ frac {m} {s ^ 2}) ^ 2} {6400000 \ m} = 0,15 \ frac {m} {s ^ 2} = 0,015 \ g $$

(g liegt nahe 9,8 auf der Erde). Es ist sogar nicht wirklich gering, aber ich bezweifle, dass eine Beschleunigung von 0,015 g sehr gut zu beobachten ist. Für die Boeing 747 (unter der Annahme von 988 km / h) sind dies nur 0,0011 g.

Es ist keine Schwerkraft, wie Sie fühlen, sondern der Boden (Sitz usw.) drückt gegen Sie. Sie spüren niemals die Schwerkraft an sich, Sie spüren Kräfte auf Ihren Körper, die der Schwerkraft entgegenwirken. Im fliegenden Flugzeug kommen diese Kräfte vom Auftrieb der Flügel, aber in der Umlaufbahn gibt es keine solche Gegenkraft, so dass Sie sich trotz der Schwerkraft bis dahin schwerelos fühlen.

Das gesamte Gewichtsgefühl kommt von Ihrem Gehirn verschiedene Dehnungs- oder Verformungssensoren in Ihrem Gewebe. Um Gewicht zu fühlen, muss es eine Kraft geben, die Ihren Körper deformiert. Ein homogenes Schwerefeld (die Schwerkraft um die Erde ist für diese Zwecke homogen genug) übt genau die gleiche Kraft auf jeden einzelnen Punkt in Ihrem Körper aus und verursacht daher keine Verformung.

Auf der anderen Seite werden Boden, Sitz usw. unterstützt Ihr Körper nur lokal und die Kraft muss durch Ihren Körper "verteilt" werden, was zu Belastungen im Gewebe und "Gewichtsgefühl" führt.

Ein Flugzeug fliegt nicht schnell genug, um schwerelos zu werden. Eine Person in einem Flugzeug, die in konstanter Höhe fliegt, wird schwerelos, wenn die Zentrifugalkraft F ^ _C $ = $ (m \ frac {V ^ 2} {R}) $, die der Erdkrümmung folgt, der Kraft von entspricht Schwerkraft ($ m \ cdot g $).

$$ m \ cdot \ frac {V ^ 2} {R} = m \ cdot g \ Rightarrow V = \ sqrt {R \ cdot g} $$

Mit g = 9,81 m / s $ ^ 2 $ und R = 6.400 km erhalten wir auch in Reiseflughöhe V = $ \ sqrt {9.81 \ cdot 6.4 \ cdot 10 ^ 6} $ = 80.000 m / s. Bei dieser Geschwindigkeit 10 km über der Erdoberfläche sind Sie schwerelos.

$ ^ 1 $ erleichtert das Verständnis der Grafik.

Betrachten Sie die "Erbrochenen-Kometen" -Flüge, bei denen sie absichtlich denselben Tauchpfad fliegen, den eine Bowlingkugel "fliegen" würde, wenn die Schwerkraft sie nehmen würde. Wenn Sie diesen Flugweg einfach fortsetzen würden, würden Sie SPLAT gehen.

Flügel sind eine lustige Form, speziell um Lift zu erzeugen. Auf diese Weise können sie eine andere Flugbahn als diese erstellen.

Die "Schwerkraft", die Sie im Flugzeug spüren, sind die Flügel, die ihr Ding machen. Die Flügel selbst wurden so eingestellt, dass sie der Schwerkraft genau entgegenwirken, sodass sich die Kraft genauso anfühlt wie die Schwerkraft. Der Grund, der Schwerkraft genau entgegenzuwirken, besteht darin, auf derselben Höhe zu bleiben, die von der ATC zugewiesen wurde, damit sie keine anderen Flugzeuge treffen ...

... oder (dies ist etwas komplizierter) bleiben mit einer konstanten Steig- / Sinkgeschwindigkeit für Komfort und Einfachheit der Passagiere. Wenn Sie sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, ist die Beschleunigung Null und die Schwerkraft ein Beschleunigungseffekt.

Die Antwort auf diese Frage könnte nicht einfacher sein.

In einer bestimmten Höhe müssen Sie eine bestimmte Geschwindigkeit erreichen, um "Schwerelosigkeit" zu erreichen.

Auf Meereshöhe Diese Geschwindigkeit beträgt 28.500 Meilen pro Stunde.

Bei 30.000 Fuß beträgt diese Geschwindigkeit 28.400 Meilen pro Stunde.

In einem Flugzeug fahren Sie nicht schnell genug.

Das ist Alles, was dazu gehört.

Sie fahren nicht schnell genug.

(Beachten Sie, dass genau das Gleiche für einen Zug oder ein Auto gilt. Wenn Sie 28.500 Meilen pro Stunde in einem fahren würden TGV, Sie würden den "schwerelosen" Effekt erzielen. Sie würden im TGV herumschweben usw. genau so, wie Astronauten in einer Raumstation herumschweben.)

Verwenden Sie diesen Taschenrechner, um die Geschwindigkeit zu ermitteln, die Sie benötigen verschiedene Höhen:

http://www.calctool.org/CALC/phys/astronomy/earth_orbit

XKCD hat dies ausführlich behandelt. Während die anderen Antworten alle physikalischen Aspekte abdecken, leistet XKCD einen großartigen Beitrag dazu, die Wissenschaft auf ein leicht verständliches Niveau zu bringen (Schwerpunkt Mine).

Die Schwerkraft im erdnahen Orbit ist fast so stark wie die Schwerkraft an der Oberfläche. Die Raumstation ist der Schwerkraft der Erde überhaupt nicht entkommen. Es erfährt ungefähr 90% der Anziehungskraft, die wir an der Oberfläche spüren.

Um nicht in die Atmosphäre zurückzufallen, müssen Sie sehr, sehr schnell seitwärts gehen.

Die Geschwindigkeit, die Sie benötigen im Orbit zu bleiben ist ungefähr 8 Kilometer pro Sekunde. Nur ein Bruchteil der Energie einer Rakete wird zum Aufheben aus der Atmosphäre verwendet. Der überwiegende Teil davon wird verwendet, um die Umlaufgeschwindigkeit (seitwärts) zu erreichen.

Dies führt uns zu dem zentralen Problem, in die Umlaufbahn zu gelangen: Das Erreichen der Umlaufgeschwindigkeit erfordert viel mehr Kraftstoff als das Erreichen der Umlaufbahnhöhe. Um ein Schiff mit einer Geschwindigkeit von bis zu 8 km / s zu erreichen, sind viele Booster-Raketen erforderlich. Das Erreichen der Orbitalgeschwindigkeit ist schwer genug; Das Erreichen der Umlaufgeschwindigkeit bei ausreichend Treibstoff zum Verlangsamen wäre völlig unpraktisch.

Das schnellste Flugzeug aller Zeiten, die X15, konnte nicht im Orbit bleiben, da es nur mit etwa 2 km / h flog s oder 25% der erforderlichen Geschwindigkeit.

Newtons Kanonenkugel.

https://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_cannonball

In einem Flugzeug sind Sie der Kanonenkugel mit der Aufschrift " A ", und das einzige, was Sie davon abhält, direkt in den Boden zu fallen, ist der von den Flügeln erzeugte Auftrieb.