Was ist eine Umlaufbahn?

Clemens Wäscher · Gast

Meine Frage:
Ich habe eine Frage zur Intuition: Welche Kraefte wirken, wenn sich ein Körper auf einer Umlaufbahn um einen Planeten befindet und was ist überhaupt genau eine Umlaufbahn? Würde ohne zusätzliches Dazutun ein Satellit früher oder später entweder auf die Erde prallen? Oder gibt es drei Möglichkeiten: Kollision, Orbit und Verschwinden?

Meine Ideen:
Sagen wir einmal, wir haben einen idealen Zustand mit zwei Körpern E und S, d.h. es gibt nichts anderes, das auf irgendetwas Einfluss hat. In der Vorstellung ist E z.B. die Erde und S ein Satellit.

Mir ist klar, dass wenn man S in einer beliebigen Entfernung von E "fixiert" und dann einfach loslässt, wirkt nur die Gravitation und E und S stoßen zusammen. Nun nehemen wir mal an, S hat einen gewissen Stoß mit auf den Weg bekommen, wie es bei Satelliten wahrscheinlich der Fall ist. Wenn nur dieser Anfangsstoß gegeben wird und der Satellit danach sich selbst ueberlassen werden wuerde, wuerde er dann in jedem Fall in einer Spirale auf die Erde zusteuern und letztendlich mit ihr kollidieren oder gibt es eine Art "stationaere Bahn" von S um E, sodass S ewig um E kreisen wuerde, wenn man nicht eingreifen würde?

Ich dachte einmal, dass es das ist, was man unter einem "Orbit" versteht, also dass sich die Gravitationskraft und die (umgekehrte?) Zentripetalkraft gegeneinander aufheben. Wie kann das genau funktionieren? Die Zentripetalkraft zeigt doch auch zur Erde HIN und mir ist in der Schule einmal beigebracht worden, dass es eine Zentrifugalkraft garnicht gibt (also sozusagen den negativen Vektor zur Zentripetalkraft).

Ich wäre glücklich, wenn mir jemand erklären könnte, welche Kräfte zu einem bestimmten Zeitpunkt genau auf S wirken und wie sie ausgewogen sein müssen, falls die "Orbit-Möglichkeit" wirklich die richtige ist. Vielleicht ist die Frage in diesem Fall auch einfach nur: Was wirkt "gegen" die Gravitationskraft? Ich stelle es mir als eine Art Trägheitskraft vor, aber soetwas gibt es doch nicht. Danke!

Der Physiker · Anmeldungsdatum: 02.03.2012 Beiträge: 8

Die Zentripetalkraft ist eine Kraft die aufgewendet werden muss damit sich ein Körper auf einer Kreisbahn bewegt. Sie ist zum Mittelpunkt dieser Kreisbahn gerichtet. Je nach Geschwindigkeit des Körpers und Radius der Bahn ist sie natürlich unterschiedlich groß. Im System Erde Satellit muss es also irgendeine Kraft geben die diese Zentripetalkraft aufbringt, damit sich der Satellit auf einer solchen Kreisbahn bewegt. Im genannten Beispiel wird dies von der Gravitationskraft getan.
Deine Verwirrung über die Zentrifugalkraft ist durchaus angebracht, da sie ja genau in die entgegengestzte Richtung zeigt. Man muss sich allerdings im klaren darüber sein das die Zentrifugalkraft eine Scheinkraft ist die nur in beschleunigten Bezugssysten auftritt, also zum Beispiel im System des Sateliten. D.h. im System des Satelliten ist es so dass die Gravitationskraft die Zentrifugalkraft kompensiert.
Im "ruhendem" System kann man sich das so allerdings nicht erklären. Es ist so wie du gesagt hattest das die Trägheit des Satelliten ihn eigentlich auf einer gradlinigen Bahn halten "will" und das die Gravitationskraft als Zentripetalkraft dafür sorgt das er sich auf einer Kreisbahn bewegt.
Also solch ein stabiler Zustand existiert im idealen System und ist gerade im oben genannten Beispiel der Fall.
Ich hoffe ich konnte helfen
Liebe grüße!

Systemdynamiker · Anmeldungsdatum: 22.10.2008 Beiträge: 594 Wohnort: Flurlingen

Auf den Satelliten wirkt nur die Gravitationskraft. Diese sollte man nicht noch zusätzlich mit Zentripetalkraft bezeichnen. Die Zentrifugalkraft tritt nur in rotierenden Bezugssystemen auf.

Zum Satellitenproblem habe ich folgende Aufgabe vorgelöst: http://www.youtube.com/watch?v=1GIPex1svxM

Wer einmal eine Satellitenbahn simuliert hat, sollte begriffen haben, welche Kräfte wirken: http://www.youtube.com/watch?v=NpZ5qRE-HIg

Der Physiker · Anmeldungsdatum: 02.03.2012 Beiträge: 8

Deshalb sagte ich ja das die Gravitationskraft als Zentripetalkraft wirkt und nicht das diese eine eigene Kraft ist.