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THEMA: Heliumballon im freien Fall

Heliumballon im freien Fall 16 Mai 2016 22:17 #6144

Mal eine Frage an die Runde:
Ich habe neulich von einem Experiment gehört. Was macht ein prall gefüllter Heliumballon, wenn er sich in einer Kapsel befindet, die Luft mit atmosphärischem Druck enthält (ca. 1bar), und diese Kapsel im freien Fall im Vakuum auf ein massereiches Objekt zufällt? Gehen wir mal davon aus, dass der Ballon zu Beginn des freien Falls an der Decke der Kapsel ist, weil ihn der Auftrieb dort hin getragen hat. Decke heißt in dem Fall, abgewandt vom massereichen Objekt, auf das die Kapsel dann gleich zufallen wird. Die Kapsel samt Ballon ruht zu Beginn des Experiment. Wir stellen uns also theoretisch vor, dass sie gehalten wird, bevor der freie Fall einsetzt. Ich verrate jetzt mal noch nicht das Verhalten des Ballons. Die Erklärungen, die ich zum Verhalten des Ballons gelesen habe, sind zum Teil widersprüchlich. Und ich lasse mal soweit die Hosen runter und gestehe, dass ich auch nicht recht weiß, was die richtige Erklärung ist.
Was meint ihr?

Grüße Josef

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Heliumballon im freien Fall 16 Mai 2016 22:52 #6147

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- hm - der Druck in der Kapsel bleibt also unverändert, aber es gibt kein oben und unten mehr für den Ballon, wenn die Kapsel in freiem Fall ist. Ich vermute mal ganz ohne Recherche aus dem Bauch heraus, dass sich der Ballon gar nicht in der Lage verändert. Aber wie ich dich einschätze ist diese Lösung sicher zu einfach :)
Gute Nacht allerseits

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Heliumballon im freien Fall 17 Mai 2016 04:39 #6154

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Das ist zu einfach. Darf ich mal aus Spassss :D davon ausgehen, das Mit zunehmenden Geschwindigkeit der Kapsel der Ballon sinkt und am Boden zum Platzen gebracht wird?
...aber Bitte in der Kapsel muss sich schwereres Gas befinden als Helium zb. Sauerstoff, Der Druck in beiden Systemen ist egal, das Gewicht der Gase ist da entscheidend und da Das schwerere gas Träger ist als Helium wird es etwas Langsamer zum fall gebracht und steigt nach oben, und drückt Ballon nach unten.

schöne Experiment, aber hast du noch mehr so Sachen? Ich hab gute 5 minutten schwitzen müssen bis ich auf das Gewicht der Gase gekommen bin.

Ja ich kann alles, sogar definieren was ich nicht kann.

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Heliumballon im freien Fall 17 Mai 2016 21:33 #6168

Dann werde ich jetzt auch mal raten, was passieren würde. Sobald sich die Kapsel im freien Fall befindet, ist der Inhalt der Kapsel schwerelos. Daher würde ich annehmen, dass während des Falls der Ballon irgendwie in der Kapsel schwebt.

Beim Aufprall (wenn die Kapsel hierdurch nicht zerstört wird), wird der Ballon erstmal auf den Boden knallen, einige mal zwischen Boden und Decke hin und her geschleudert werden, bis er schließlich wieder sich an der Decke aufhält.

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Heliumballon im freien Fall 17 Mai 2016 22:24 #6172

Also ich verrate mal noch nichts.
Wir haben jetzt alle drei Möglichkeiten: er bleibt oben, schwebt und fällt nach unten.
Chris muss ich bescheinigen, dass er auch für seinen Standpunkt eine Erklärung gegeben hat. Und das ist doch das eigentlich interessante, das Warum des Verhaltens. Chris, deine Erklärung leuchtet zwar ein, aber ich habe dann immer vor Augen, dass doch genau beim freien Fall die Masse keine Rolle spielt. Ich habe noch live gesehen, wie der Apollo-Astronaut damals auf dem Mond Feder und Hammer fallen ließ und beide gleichzeitig auftrafen. Du meinst aber also unter den Umständen des Experiments kommt dann doch wieder die unterschiedliche Masse sprich Trägheit ins Spiel, oder? Ganz krieg ich das noch nicht auf die Reihe, um ehrlich zu sein!

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Heliumballon im freien Fall 17 Mai 2016 22:58 #6173

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Ok. dann.... Einige hier werden doch ein Auto haben das man beschleunigen lassen kann.... nun nehmen wir mal Flaschen, die eine füllen wir mit Rauch zu 90% des Flaschen Inhalts, vorzugsweise aus einer Zigarette, Also so das man da noch so etwa Bisschen Durch schauen kann. Die andere Falsche mit einer Flüssigkeit auch so viel das da eine Luftblase noch zu sehen ist. Die Legen wir ins Fahrzeug..... und lassen mal die Kolben so ordentlich ihr Arbeit leisten also Wir beschleunigen so gut es geht, und dabei Passiert dann genau das was ich schrieb. Ist also Ausprobiert, bestätigt, nachgewissen, nochmal getestet und erneut untermauert, es kann nix anderes wie Trägheit der Stoffes sein.

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Heliumballon im freien Fall 17 Mai 2016 23:06 #6174

Wir haben es hier doch mit einem geschlossenen System zu tun, vergleichbar mit einer Fahrstuhlkabine, die luftdicht wäre.

Der mit Helium gefüllte Ballon fällt ja nicht separat von der mit normalem Luftdruck gefüllten Kugel nach unten, sondern IN ihr.

Insofern spielt der freie Fall im luftleeren Raum hier keine Rolle. (Netter Versuch, Josef Wolferseder)

Meiner Meinung nach hat Claus recht mit seiner Prognose, die Kugel und alles in ihr wird schwerelos.

Das war ja der Gedankenblitz, der Albert Einstein zu seiner Allgemeinen Relativitätstheorie veranlasst hatte: Man kann als Passagier in einer Fahrstuhlkabine nicht unterscheiden, ob man im Fallen begriffen ist oder im All schwebt.

Grüße
Udo

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 17:46 #6195

Also ich habe jetzt auch noch mal über die Sache nachgedacht u. auch mit Kollegen heute mittags beim Essen darüber geplaudert.
Dass Chris Recht hat, wusste ich ja schon, weil ich das Ergebnis des Versuches kannte. Aber bei der Erklärung kam ich ins Stolpern u. beim Googeln liest man darüber viel Blödsinn.
Also Chris, es ist wirklich wohl genauso wie du es schreibst. Es ist von der Trägheit abhängig. Ich habe da immer wie geschrieben den Versuch im Kopf, wenn beide separat, also Kapsel und Ballon, getrennt nebeneinander im Vakuum fallen würden. Dann würden sie gleichmäßig beschleunigen. Aber bei Ballon in der Kapsel sind die Voraussetzungen eben anders.
Übrigens braucht es gar nicht so eine komplizierte Anordnung mit Flaschen etc im Auto, Chris. Einem Kollegen ist sofort ein sehr guter Vergleich eingefallen. Ziehe einfach eine waagrecht liegende Wasserwaage nach vorne. Die Luftblase bewegt sich dann im Wasser auch nach vorne.
Respekt, Chris, dass du das sofort mit der richtigen Erklärung erkannt hast. Da habe ich mich schwerer getan.
Und außerdem, weil es event. dazu passt: Das ist übrigens eine Frage aus einem sehr guten Buch über phy. Rästel von Prof. Heinrich Hemme, phys. Kopfnüsse: Angenommen wir treiben mit einem Heißluftballon über den Viktoriasee und der Wind kommt aus Südwest. Was macht dann eigentlich die Flamme? Geht die Erklärung in die gleiche Richtung wie beim Heliumballon oder hat das nun gar nichts miteinander zu tun? Ich gestehe auch, dass ich hier nun die Lösung auch nicht weiß. Vermute aber, dass die Flamme still steht oder sogar in Fahrrichtung zeigt, also dann Nordost, oder?

Chris schrieb:

aber hast du noch mehr so Sachen?

Gut, wenn du schon fragst. Ich habe nämlich vor ein paar Tagen einen kurzen Artikel gelesen, wo ein Journalist die Argumente der Mondlüge, also Verschwörungstheoretiker, zerpflückt hat. Nun meine ich aber, dass darin an einer Stelle eine gravierende Falschaussage vorliegt, also wo der Journalist seinerseits nicht aufgepasst hat und nicht richtig liegt.

Ob es dir/euch auch gleich auffällt?

www.3sat.de/page/?source=/nano/diverses/105514/index.html

Grüße Josef

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 18:53 #6197

g = 9,81...m/s^2
Bei dieser Formel ist Masse nicht enthalten, also kann sie keine Rolle spielen.
Der Heliumball drückt in Ruhe auf den Deckel nach oben, weil er leichter ist als Luft. Er hat sich etwas „aufgespannt“. Am Beginn der Fallbeschleunigung gibt er sich durch das „Aufgespannte“ einen Ruck nach unten. Dort spannt er sich beim Aufprall an Boden wieder auf und er fliegt wieder nach oben. Das geht solange, bis der Reibungswiderstand der Luft die Bewegung in Wärme umwandelt. Dann bleibt der Heliumball relativ zur ebenfalls fall-beschleunigten Luft in Ruhe. Die Temperatur in der Kapsel steigt, wenn auch nur sehr gering.

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 20:12 #6201

Josef Wolferseder schrieb: Gut, wenn du schon fragst. Ich habe nämlich vor ein paar Tagen einen kurzen Artikel gelesen, wo ein Journalist die Argumente der Mondlüge, also Verschwörungstheoretiker, zerpflückt hat. Nun meine ich aber, dass darin an einer Stelle eine gravierende Falschaussage vorliegt, also wo der Journalist seinerseits nicht aufgepasst hat und nicht richtig liegt.

Ob es dir/euch auch gleich auffällt?

www.3sat.de/page/?source=/nano/diverses/105514/index.html

Grüße Josef


Meinst Du die Überschrift "Physik widerspricht den Verschwörungstheoretikern"? Wie sollte die Physik widersprechen?

Oder meinst Du das Zitat "Dazu müsste man das Fernsehstudio evakuieren. Es darf keine Atmosphäre drin sein und man müsste es komplett wasserfrei halten - das geht auf der Erde gar nicht, denn Wasserdampf ist überall." ? In einem Vakuum kann es auch keinen Wasserdampf geben.

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 21:10 #6203

Hallo badhofer,

das mit 9,81 hat mich ja auch so stutzig gemacht. An den von dir erwähnten Impuls am Anfang weg von der Decke habe ich auch schon gedacht u. glaube auch, dass er zusätzlich den Ballon nach unten treibt. Aber die Hauptursache ist doch die geringere Trägheit des leichteren Heliumgases. Dann vermute ich, dass der Ballon am Boden aufkommt, dort seine kinetische Energie in Wärme überführt, aber dann auch dort bleibt und angedrückt wird, weil eben die geringere Trägheit weiter ihre Wirkung zeigt. Umgekehrt wird ein mit Wasser gefüllter Ballon vom Boden zur Decke hochwandern. Naja, und was dann alles los sein wird, wenn es zum Aufschlag kommt, das überlassen wir wohl der Chaostheorie.
Übrigens, bei der Gelegenheit, die Challenger-Crew soll übrigens erst damals 1986 beim Aufprall aufs Wasser gestorben sein, weil die Kapsel die Explosion überstand. Sie - so habe ich mal in einem Bericht gehört - flogen mit der Kapsel noch einige Kilometer nach oben nach der Explosion durch die erreichte Beschleunigung und fielen dann nach unten. Dürfte wohl der Horror gewesen sein für diese Unglückspilze.
Grüße Josef

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 21:12 #6204

Hallo Claus,
also an die von dir erwähnten Spitzfindigkeiten habe ich nicht gedacht u. sind mir auch nicht aufgefallen. Nein, da steckt eine ganz fundamental falsche Aussage drin. Physikalisch nicht haltbar.

Grüße Josef

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 21:37 #6205

@Josef
Dann müsste eine Eisenkugel im Vakuum durch die Gravitation langsamer beschleunigen wie ein Luftballon; wenn das so ist, wie du sagst?
Denn der Luftballon hat weniger träge Masse.

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 21:54 #6206

Tja, badhofer,
ich sage ja, dass es mir auch noch nicht ganz so in den Kopf will. Aber Fakt ist, dass der Ballon nun mal nach unten geht. Es muss mit der Trägheit zusammenhängen u. sich der Ballon in der Kapsel befindet. Schon klar, ein Heliumballon und eine Eisenkugel fallen im Vakuum nebeneinander gleich. Eben wie Hammer und Feder auf dem Mond.

Grüße Josef

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 22:00 #6208

Josef
Also verhält es sich so, wie ich im oberen Beitrag vermute

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 22:08 #6209

Nein, badhofer, leider nicht.
Denn ein auch an einer Schnur befestigter u. nicht an die Decke sich drückender Ballon fällt nach unten. Chris hat mit seiner Erklärung wohl schon Recht. Es scheint diese verdammte Trägheit zu sein :-)
Grüße Josef

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 22:21 #6211

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Das ist ein interessanter Versuch. Davon habe ich auch gehört. Die NASA hat ihn bei einem Parabolflug auch unter ähnlichen Bedingungen durchgeführt. Event. gäbe es sogar wo ein Video. Es scheint schon die Trägheit zu sein. Ein Heliumballon im Auto geht beim Bremsen nach hinten und beim Beschleunigen nach vorne. Das ist das gleiche Prinzip.

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 22:25 #6212

Wie ist es auf der ISS?
Sie ist mit Luft gefüllt und da lässt du einen Heliumballon aus. Was macht er dann?

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 22:31 #6213

@Cyborg
Im Auto ist das anders. Da schiebt jedes Molekül sein Nachbar-Molekül an bzw.bremst es ab. Da spielt die träge Masse natürlich eine Rolle. Nicht aber so im freien Fall bzw. der Schwerelosigkeit.

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 22:31 #6214

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Gute Frage, badhofer,
rein intuitiv würde ich nun sagen, dass er auch fällt. Ohne die Diskussion hier hätte ich natürlich gesagt, er schwebt einfach in der Schwerelosigkeit rum. Aber wenn es im Parabolflug so war, dass er sank, dann wird er es wohl auch auf der ISS machen, oder? Bin mir aber nicht sicher.

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 22:37 #6215

@Cyborg
Wenn ein Heliumballon beim Parabolflug sinkt dann steigt ein Hammer oder eine Eisenkugel?
Ist das so richtig?

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 22:51 #6216

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In der Tat, das wäre der stringente Schluß draus, badhofer. Jedenfalls, wenn es stimmt, so wie schon weiter oben Chris argumentiert hat.
Halten wir uns an die Fakten: Der Heliumballon sinkt, egal ob an die Decke gedrückt oder an der Schnur. Ob es uns gefällt oder nicht u. auch unabhängig, ob wir es uns erklären können. Sicher, der ansonsten von der Masse unabhängige freie Fall, sprich Beschleunigung im Vakuum gibt zu denken.
Ein kleinwenig sind wir nun schon in Teufels Küche. Was meinst du?

Nachtrag:

Wenn ein Heliumballon beim Parabolflug sinkt dann steigt ein Hammer oder eine Eisenkugel?

Hammer u. Eisenkugel fallen natürlich absolut gesehen nur langsamer, was als steigen erscheint. Dürfte aber wohl klar sein. Wir wollen aber doch auch in Teufelsküche, so gut es noch geht, physikalisch korrekt bleiben ;)
Nun wollen wir erst mal die Nacht drüber schlafen. Vielleicht wird morgen die Sache klarer.

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 22:57 #6217

Ein Luftballon und ein Heliumballon beschleunigen unter dem Einfluss der Gravitation im Vakuum gleich.
Wenn 2 Medien getrennt gleich beschleunigen, warum sollten sie es dann nicht auch zusammen tun?
Kann ich mir nicht vorstellen

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 22:58 #6218

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Hallo ihr da. Grüße dich badhofer ich gebe dir mal ein Tip wo es dir erleichtern wird, es sind DREI beschleunigte Systeme. möchtest du das auf zb. freien fall anwenden, also so wie wir es gewöhnt sind, muss du dabei wohl oder übel die gesamt Beschleunigung der Erde mit einbeziehen. Das Problem an der Sache ist ich bin auch sicher die Erde BESCHLEUNIGT nicht mehr, oder in deinem angesprochenem fall das Vakuum.:D

@ Josef: Das suchen von Fehler andere , liegt mir nicht so. Und das mit den Heißluft Ballon ist so eine Sache, da fehlt mir viel Wissen über das Atmosphärische verhalten bei so einer Höhe... denn der Victoriasee ist schon mal 1km über Meeresspiegel, Dann da noch aufsteigen.... also kein plan je nach druck in der Flasche irgendwann wird auch Starke Wind nicht gegen die Flamme ankommen :D

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 23:00 #6219

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badhofer schrieb: @Cyborg
Wenn ein Heliumballon beim Parabolflug sinkt dann steigt ein Hammer oder eine Eisenkugel?
Ist das so richtig?

Wenn du schneller bist als die Trägheit des Hammers es zulässt dann steigt dieser nach oben JA!! aber bitte ordentlich schnell.... da vergleichst du mehr als nur gas miteinander und es sollen 3 SYSTEME SEIN... also bitte :D

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 23:06 #6220

Chris schrieb:

möchtest du das auf zb. freien fall anwenden, also so wie wir es gewöhnt sind, muss du dabei wohl oder übel die gesamt Beschleunigung der Erde mit einbeziehen.

Wenn man den Sachverhalt auf den Punkt bringen will, dass lässt man alles andere weg, was nicht zum Punkt gehört.

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Heliumballon im freien Fall 18 Mai 2016 23:09 #6221

Chris schrieb:

Wenn du schneller bist als die Trägheit des Hammers es zulässt dann steigt dieser nach oben JA!! aber bitte ordentlich schnell.

Wir reden hier vom freien Fall. Inwieweit wird die träge Masse bei der Formel g = 9,81...m/s^2 berücksichtigt?

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Heliumballon im freien Fall 19 Mai 2016 01:10 #6224

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wenn es sich um die Erde handelt denke ich mal zu 100%, die Sache ist jetzt nur welche träge Masse? Die Kapsel? Die beiden Stoffe Drin? oder doch alle 3 als ein gesamt Objekt?? Was verwirrt euch so daran? die Gewicht Differenz??, denn da ist schon aus welchem Grund auch immer eine Eisenkugel rein gekommen,.... also was soll Eisen groß gegenwirken?

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Heliumballon im freien Fall 19 Mai 2016 17:12 #6249

Gut, Chris,

@Josef: Das suchen von Fehler andere , liegt mir nicht so


Gut, war ja nur eine Idee. Auch auf die Gefahr hin, dass es keinen so recht interessiert :lol: , der Fehler liegt in der Aussage, dass man auf dem Mond bei ca einem 1/6 der Schwerkraft auch dann 6mal höher springen könnte. Ein Skispringer wie z.B. Sven Hannawald schaffte mal so ca. 50 cm aus dem Stand hochgeschnellt und kerzengerade nach oben. Das ist verdammt gut. Laut Aussage des Journalisten müsste er auf dem Mond auf 3 Meter kommen. Natürlich nur bei theoretischen Bedingungen, also gleichem Gewicht, ohne Raumanzug, was ja praktisch natürlich nicht geht. Oder anders ausgedrückt. Wenn ein Astronaut mit schwerem Raumanzug wie damals bei Apollo mit ca. 80kg bei dann insgesamt ca. 150-160kg Masse vielleicht noch auf der Erde sagen wir geschätzte 5cm (blind geschätzt) hoch käme, dann heißt das nicht, dass er auf dem Mond dann 30 cm hoch käme. Käme er dann übrigens höher oder tiefer, rein physikalisch gesehen und immer gleiche Muskelkraft vorausgesetzt u. sonst alles gleich, eben ceteris paribus? ;)
Vielleicht winken jetzt die meisten ab nach dem Prinzip, ja ehklar. Aber ich finde, dass die Überlegungen hierzu schon das Verständnis für Schwerkraft sowie für schwere und träge Masse schärfen. Zumindest ist ja auch der Journalist drübergestolpert.

Zitat aus dem Artikel:

Unterm Strich kann man deswegen auf dem Mond sechs Mal höher hüpfen als auf der Erde.

Grüße Josef

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Heliumballon im freien Fall 19 Mai 2016 21:25 #6256

Josef Wolferseder schrieb: Gut, war ja nur eine Idee. Auch auf die Gefahr hin, dass es keinen so recht interessiert :lol: , der Fehler liegt in der Aussage, dass man auf dem Mond bei ca einem 1/6 der Schwerkraft auch dann 6mal höher springen könnte. Ein Skispringer wie z.B. Sven Hannawald schaffte mal so ca. 50 cm aus dem Stand hochgeschnellt und kerzengerade nach oben. Das ist verdammt gut. Laut Aussage des Journalisten müsste er auf dem Mond auf 3 Meter kommen. Natürlich nur bei theoretischen Bedingungen, also gleichem Gewicht, ohne Raumanzug, was ja praktisch natürlich nicht geht.


Ich denke, Sven Hannawald würde unter gleichen Bedingungen in der Tat 3 Meter hoch springen. Die Absprungenergie müsste doch auf der Erde genau so hoch sein wie auf dem Mond.

Damit müsste gelten:

E_sprung = E_erde = E_mond

--> m * g_erde * h_erde = m * g_mond * h_mond

und somit wenn g_erde = 6 * g_mond:
h_mond = 6 * h_erde

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