Physik / Kinderfrage: Kann ein extrem schnell drehender Kreisel die Erde anziehen?

Beste Antwort

Die Frage stützt sich offenbar auf eine abgeleitete Aussage der speziellen Relativitätstheorie.
Die Lorenztransformation besagt zunächst das Raum und Zeit für den außenstehenden Betrachter gestaucht werden. Einstein hat hieraus zum einen eine Aussage über den Impuls, die Energie und die Masse hergeleitet. Insbesondere sagte Einstein das die Masse eines Körpers aus einem statischen und einem Geschwindigkeitsabhängigen Teil bestehen würde, der Ruhemasse und einem Masseäquivalenz Anteil der aus der Bewegung resultiert.

http://de.wikipedia.org/wiki/Relativistische_Masse#Relativistische_Masse
Tatsächlich handelt es sich jedoch wie Mareck andeutet um die Bewegungsenergie, der ein Masseäquivalent zugeordnet werden kann. Ein Masseäquivalent übt allerdings keine Gravitationskraft aus.
Wenn man den Gedanken allerdings weiter spinnt wäre es theoretisch sogar möglich das der Kreisel zu einem schwarzen Loch wird und die Erde verschluckt (Mareck erst weiter lesen, dann antworten) allerdings nicht so lange der Kreisel rotiert. Erst wenn die Bewegungsenergie in Masse umgewandelt würde, wie auch immer man das bewerkstelligt, käme es zu einem Gravitationskollaps. Also solange der Kreisel rotiert, passiert hier gar nichts. Wikipedia hat hier eine gute Erklärung.
http://de.wikipedia.org/wiki/Relativistische_Masse#Relativistische_Masse

Was den von Mareck angesprochenen Lense-Thirring-Effekt angeht da ist dieser ja abhängig von der Gravitation. Diese ist aber erheblich geringer als bei den Massen für die der Effekt beschrieben ist. Für eine so kleine Masse stellt sich dann also die Frage ob der Effekt nicht an die Plank Grenze stößt und damit eben nicht mehr nur nicht messbar sondern gar nicht mehr vorhanden ist, weil er mit dem Planckwürfel verschmiert.

Übrigens hab ich den Artikel gelesen Mareck http://www.itp.uni-bremen.de/~noack/masse.pdf. Im Grunde ist die Darstellung über R4 nur eine andere Darstellung die Missverständnisse mit dem Masseäquivalent ausschließt. Der Artikel läßt auch die Frage nach dem Massedefekt von Atomen offen....Mehr anzeigen

Mit der Drehung hat das nicht das Geringste zu tun.

Wenn man 2 Massen hat, in dem Fall den Kreisel und die Erde, dann ziehen die sich immer gegenseitig an, egal wie sie sich bewegen und wie unterschiedlich die Massen sind. Es ist auch egal, wieweit sie entfernt sind, da die Gravitation quasi eine unendliche Reichweite hat. Selbst wenn sich der Kreisel auf einer Seite des Universums befinden würde und die Erde auf der gegenüberliegenden, könnte man mit entsprechend genauen Geräten (die es aber in der Praxis bisher nicht gibt) eine Anziehungskraft zwischen beiden messen.

Der Kreisel zieht die Erde also schon aufgrund seiner bloßen Existenz an, weil er auch eine Masse hat. Es ist nur so, dass die Erde eine wesentlich größere Masse hat und daher den Kreisel weit stärker anzieht als der Kreisel die Erde. Daran ändert auch eine Drehung des Kreisels nichts, egal wie schnell sie ist, da eine eine dadurch eventuell stattfindende Massenzunahme (ob das bei einer Rotation auch passiert, weiß ich nicht) nicht zu einer Zunahme der Gravitation führt, weil die relativistische Masse darauf wohl keinen Einfluss hat....Mehr anzeigen

Was sollte das denn mit der Drehung zu tun haben?

Es gibt tatsächlich einen gravitativen Effekt, der sich erst bei sehr schnellen Drehungen sehr massiver Körper bemerkbar macht, allerdings nicht in einer stärkeren Anziehung. Wahrscheinlich ist eine Verdrillung der Raumzeit auch nicht gerade das, was das fragende Kind wissen möchte. (Falls doch: http://de.wikipedia.org/wiki/Lense-Thirring-Effekt )

Dass die Masse des Kreisels zunimmt, wie es hier zum Beispiel Nathan behauptet, ist falsch. Masse ist invariant, damit auch die Anziehungskraft.

Was übrig bleibt, ist die ganz normale Anziehungskraft, die jeder Körper auf jeden anderen ausübt. Wie gesagt, die Rotation des Kreisels ändert daran aber nichts.


@ Le moribond:

""Kreisel", der aber in sich zusammenfällt, wenn er so schnell kreist, das die Masse die Fliehkraft aufhebt."

Soll dieser Satz auch bedeuten, dass die Masse bei Rotation zunimmt? Falls ja, ist das falsch. Falls nein, verstehe ich den Satz nicht. Die Fliehkraft wird doch umso größer, je schneller ein Körper rotiert, nicht die Anziehungskraft.
Rotation sorgt niemals dafür, dass irgendwelche Dinge zu schwarzen Löchern werden, da hast du irgendetwas ganz gewaltig falsch verstanden.

@arepo76:

Worauf du ansprichst ist der Gravitomagnetismus. Unter gewissen Umständen verhalten sich Gravitationsfelder rotierender Körper tatsächlich fast genauso wie elektromagnetische Felder rotierender Ladungen. Heißt: Dipole fangen an zu rotieren, bzw. im Falle des gravitativen Feldes fangen sich bereits drehende Kreisel an, zu rotieren.
Eine veränderte Anziehungskraft ensteht dadurch aber nicht....Mehr anzeigen

Durch die Drehbewegung des Kreisels entstehen Trägheitskräfte.
Die Trägheitskräfte sind in der Lage mit der Erde wechselzuwirken.
Die sich ja auch dreht wie ein Kreisel.
Daraus ergibt sich dann in der Tat der Effekt einer Kraft.

Das wird nur ein wenig kompliziert.

Es gibt da zum Beispiel auch den Kreiselkompass.
Der bewegt sich entsprechend der Erdeigendrehung, da Kräfte auf ihn wirken.

Es wurde auch der Begriff der "Gyrotation" geprägt. Wo dann der Zusammenhang von Drehbewegung und Masse näher erleutert wird.

Wenn sich nun 2 Magnete anziehen, spricht man auch von Anziehungskraft. Die Anziehungskraft besteht zwischen 2 Magneten bei entsprechend ausgerichteten Polen. So ähnlich verhält es sich auch mit der Gyrotation. Ob dabei dann auch Anziehungskraft auftreten kann ist mir nun unklar.
Es gibt auf alle Fälle einen Drehimpuls.

Es fällt wohl dabei eher auf, das der Kreisel von der Erde eine Kraft erfährt, als anders herum. Da die Erde eine sehr große Masse besitzt im vergleich zum Kreisel. Da aber nun der Impulserhaltungssatz gilt, funktioniert das dann auch entsprechend anders herum.

Wenn zwei geladene Teilchen nun in Rotation versetzt werden, entwickeln sie ein Magnetfeld.
Bei entsprechender Drehrichtung ziehen sich die Teilchen nun an, oder wenn sie sich anders drehen stossen sie sich ab.

Ein sich drehendes Rad , kann analog dazu auch eine Anziehungskraft auf die Erde entwickeln, sofern das Rad sich auch schnell bewegt. Also ein sich drehendes Rad muss sich bewegen.(ost-west, west-ost Richtung)
Wie zum Beispiel das Rad an einem fahrenden Auto. Dreht sich der Kreisel nun mit der Erde mit, kann glaube ich keine Anziehungskraft auftreten.

In einem Flugzeug , das um den Äquator fliegt, und in dem sich nun ein Rad schnell dreht, müsste
auf das Rad dann bei entsprechender Drehrichtung passend zur Flugrichtung eine Anziehungskraft entstehen....Mehr anzeigen

Wenn es möglich wäre dieses zu simulieren. gäbe es die Erde nicht, keine Planeten und keine Sonnen.
Anziehungskraft und Fliehkraft sind in der einfachen Physik zwei sich bedingende und ausgleichende Kräfte. Beide sind Abhängig von der Masse eines Körpers, dessen Dichte also.
Nun gibt es aber das Phänomen, das sich Masse so sehr verdichtet, das selbst Lichtwellen verschluckt werden, das sind die s.g. "Schwarzen Löcher", die zwar mit einem Loch nichts zu tun haben, im Gegenteil, eher mit dem von Deinem Sohn genanntem "Kreisel", der aber in sich zusammenfällt, wenn er so schnell kreist, das die Masse die Fliehkraft aufhebt.
Ich versuche das verständlich auszudrücken, daher ist es sehr vereinfacht dargestellt, ich hoffe aber Ihr könnt was damit anfangen.
Masse und Fliehkräfte im Raum-Zeit-Kontinuum (eigentlich notwendig) lt A. Einstein u FF, Krümmung der Zeit und des Raums... würde zu weit führen.
Der Kreisel, wenn er sich schnell genug dreht kann zu einem schwarzen Loch werden, das Galaxien verschluckt!...Mehr anzeigen