E=mc^2 und die Frage nach der Schwerelosigkei

E=mc^2 und die Frage nach der Schwerelosigkeit

Autorin Patricia Lefèvre

Wenn ich die Formel  E=mc^2 an die Tafel schreibe, weiß jeder von wem diese wohl berühmteste Formel der Physik stammt – Albert Einstein.
Was sagt uns eigentlich diese Formel?
E – steht für die Energie
m – steht für Masse
und
c – für Lichtgeschwindigkeit. Also für 300. 000 km/s

Das Raumschiff der „Spaceballs“ verfügte darüber hinaus noch über verschiedene
andere Geschwindigkeiten. Es gab zum einen die „Warp“, die oberhalb der Lichtgeschwindigkeit lag. Die von Lord Helmchen angezweifelte lächerliche Geschwindigkeit und dann die „ludicrous speed“ – also wahnsinnige 
Geschwindigkeit. Da für die ludicrous speed keine wissenschaftlichen Daten über km/s vorliegen, bleiben wir bei der offiziellen und anerkannten c- Geschwindigkeit.

Um nun noch auf die Formel E=mc^2 einzugehen, erkläre ich diese kurz.
Die Formel beschreibt die Energie-Masse-Äquivalenz. Also dass Masse und Energie ineinander umgewandelt werden können. Durch den hohen Wert der Lichtgeschwindigkeit c werden schon bei der Umwandlung geringer Massen enorme Energiemengen frei, gleiches wie zum Beispiel bei einer atomaren Bombe.

Newtons Philosophia Naturalis Principia Mathematica

Newton hatte zwar erkannt, dass es sich beim Apfel und dem Mond um das gleiche Prinzip handelt, welches den Apfel zu Boden fallen lies und den Trabanten in seiner Umlaufbahn hält. Nämlich dass sich alle Körper anziehen. Dies fällt aber erst bei einer kosmische Größe der Masse auf. Je größer die Masse eines Körpers, desto größer seine Anziehungskraft. Also die bekannte Schwerkraft oder Gravitation.
Unsere Erde hat eine sechs Mal höhere Schwerkraft als der Mond. Dass der Mond aber nur ein kleiner Planet ist, und somit nicht auf die Erde fällt, liegt einzig an der Geschwindigkeit mit der er den Planeten Erde umrundet. Die physikalischen
Fliehkräfte stehen im gleichen Maß zu der Schwerkraft.

Schwerelosigkeit gibt es doch

Dieses Paradoxon erkläre ich nun, an einem simplen Beispiel. Wenn man zwei Magnete voneinander entfernt, hat man irgendwann einen Punkt erreicht, wo man die Kraft E zu der Masse m überwindet, und diesen gleichen Punkt haben wir zwischen der Erde und Mond auch.
Mit der folgenden Formel kann man diesen Punkt errechnen, wo man schwerelos wäre, wenn man die Gravitation der Sonne, Erde, Mond und den anderen Planeten vernachlässigen würde.

mE=5,98⋅10,24kg

mM=7,36⋅10,22 kg und rEM = 60⋅rE
EM=60⋅rE.

Schwerelos auf der ISS

Warum schweben die Astronauten auf der ISS, wenn es keine Schwerelosigkeit gibt?

Die ISS umrundet die Erde in „nur“ 400 Kilometer höhe. Dort ist die Erdanziehungskraft immer noch bei 90% und trotzdem schweben die Astronaut_innen an der Decke.
Ich habe beim betreten der Zimmer meiner Kinder öfters gleiches Gefühl.

Die ISS „fliegt“ mit einer Geschwindigkeit von 28.800 Kilometer pro Stunde um unseren Planeten und braucht für eine Umrundung gerade mal 90 Minuten.

Durch diese Geschwindigkeit die nach vorne geht und die permanente Anziehungskraft der Erde, ist die ISS quasi ständig am fallen und so kommt diese künstliche Schwerelosigkeit zustande.

Anmerkung: Da es unter den Bewohner des Planeten Erde auch sogenannte „Flacherdler“ gibt, möchte ich jenen Zeitzeugen fehlender Intelligenz eines mit auf den Weg geben: es ist physikalisch NICHT möglich eine Gravitation von etwas zubekommen, dass keinen (Erd-) Mittelpunkt hat.

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Über drpatricialefevre

Mein Name ist Patricia Lefèvre,  ich bin deutsch-französin. Meine Eltern sind deutsche und ich bin in Frankreich geboren. Mein Vater ist Ingenieur für Fahrzeugbau, meine Mutter Apothekerin. Da beide in frühen Jahren die Liebe zu Frankreich entdecken und nicht nur um dort Urlaub zu machen, gingen sie Anfang der 70er nach Frankreich. Mein Vater arbeitete bei Citroën in der Getriebeentwicklung im Werk in Metz und meine Mutter als Apothekerin in Metz. Ende der 70er wurde in Trèmery, bei Metz, ein neues Motorenwerk von Citroën und Peugeot gebaut, welches heute das größte Dieselmotorenwerk der Welt ist. Da die kleine Gemeide Trèmery in kürzester Zeit wuchs, beschlossen meine Eltern sich mit einer Apotheke selbständig zu machen. So wurde mir von beiden der Grundstock von Wissenschaft von Kindheit an mitgegeben. Da ich immer wissen wollte wie was und warun funktioniert oder so ist, studierte ich in Paris an der Universität Pierre et Marie Curie, nach Pierre und Marie Skłodowska Curie benannt, Physik und Mathematik. Nach dem Studium blieb ich an der Uni, wechselte dort zu ISIR - Institute of Intelligent Systems and Robotics. 2005 ging ich aus privaten Gründen zu meinen Großeltern nach Reutlingen und studierte an der Uni Tübingen Nanotechnologie. 2008 wurde ich Dozentin für Angewandte Physik. 2010 wurde meine Tochter und 2013 mein Sohn in Reutlingen geboren. In dieser Zeit schrieb ich auch meine Dissertation. Im Herbst 2019 ging ich mit meiner Familie nach Frankreich und bin seit dieser Zeit an der UBFC - Université Bourgogne Franche-Comté, in der Forschung der Nanotechnologie. Da die UBFC eng mit der ESA - European Space Agency,  im Bereich Nanotechnologie zusammen arbeitet, ist dies für mich nochmals eine Herausforderung in der unglaublichen Weite dieser Technologie. Ich bin ein Naturmensch und diese erlebe ich zu Fuß, mit dem Rad oder Kanu. Wann immer es die Zeit zulässt, gehe ich mit der Familie, oder auch eine Woche alleine mit meinem Hund campen und dies nicht nur im Juli oder August. Rucksack, Zelt und ne Flasche Wein - mehr brauche ich für ein Wochenende nicht. Ich habe einen Jagdschein und besorge das Abendessen selbst. Ich weiß, dass dieses Thema sehr kontrovers diskutiert wird und gerade jene am lautesten schreien, die die wenigste Ahnung von Naturschutz haben.

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