Zwevende astronaut

[MathBoy]

Een astronaut in het ISS is gewichtloos. Dit zou komen doordat deze voortdurend in vrije val beweegt. Dit komt doordat de aarde de astronaut voortdurend aantrekt. Toch blijft de afstand tussen de astronaut en de aarde constant. Dit zou dan weer komen door de grote baansnelheid rond de aarde.
Ik kan dit moeilijk vatten, want dit is toch tegenstrijdig met het onafhankelijkheidsprincipe (de horizontale en de verticale beweging hebben geen invloed op elkaar). Dus hoe groot de baansnelheid ook is, de astronaut moet toch naar de aarde toe bewegen?

Ziet iemand misschien mijn redeneerfout? Alvast bedankt!

[Professor Puntje]

De astronaut valt ook naar de aarde, maar dan wel precies even hard als het ruimtestation zelf, en dus "zweeft" de astronaut ten opzichte van het ruimtestation. Ze vallen immers beide even hard naar de aarde.

Verder is die val naar de aarde van de astronaut en het ruimtestation ook nodig want anders zou het ruimtestation met de astronaut van de aarde weg de ruimte in vliegen.

[MathBoy]

Bedankt voor uw antwoord! U zegt dat het ruimtestation anders weg zal bewegen van de aarde. Klopt het dan dat dit het gevolg is van de 1ste wet van Newton? En is het dan zo dat dit enkel kan voor 1 bepaalde snelheid van het ruimtestation of gaat dat vanaf een bepaalde snelheid?

[Professor Puntje]

Bedankt voor uw antwoord! U zegt dat het ruimtestation anders weg zal bewegen van de aarde. Klopt het dan dat dit het gevolg is van de 1ste wet van Newton?

Ja dat klopt.

En is het dan zo dat dit enkel kan voor 1 bepaalde snelheid van het ruimtestation of gaat dat vanaf een bepaalde snelheid?

Van de precieze omloopbaan het ISS zelf weet ik te weinig af. Er zijn hier vast andere gebruikers die je daar meer over kunnen vertellen.

[jkien]

Een astronaut in het ISS is gewichtloos. ... Dus hoe groot de baansnelheid ook is, de astronaut moet toch naar de aarde toe bewegen?

De term "vrije val" zegt, in tegenstelling tot de term "val", niets over de richting van de verticale snelheid. Bijvoorbeeld bij trampolinespringen is de opwaartse beweging door de lucht onderdeel van de vrije val, terwijl het geen "val" is.

Persoonlijk zou ik de baan van ISS om de aarde dus wel een vrije val noemen, maar geen val.

[Jan van de Velde]

Punt van de eindeloze vrije val van dat ruimtestation (en alle satellieten) is dat het inderdaad richting de aarde valt, alleen dat door de baansnelheid (evenwijdig aan dat aardoppervlak) dat gekromde aardoppervlak even snel onder het station wegdraait, waardoor de afstand station-aardoppervlak steeds gelijk blijft. Je zou ook kunnen zeggen dat het net is alsof hij steeds net voorbij de aarde valt.

En is het dan zo dat dit enkel kan voor 1 bepaalde snelheid van het ruimtestation of gaat dat vanaf een bepaalde snelheid?

Op elke hoogte lukt dat bij één exacte bij die hoogte horende baansnelheid. Op 35 786 km boven zeeniveau (in een baan boven de evenaar) lukt dat met een omlooptijd van precies 23h56min en een paar seconden, (baansnelheid ca 11 000 km/h) en dat komt mooi uit, want dat betekent dat die satelliet dan, gezien vanaf het aardoppervlak, stil lijkt te hangen boven dezelfde plaats. Die baan wordt dan ook een geostationaire baan genoemd, en die hangt bomvol met allerlei weer- en communicatiesatellieten.

[Bladerunner]

En is het dan zo dat dit enkel kan voor 1 bepaalde snelheid van het ruimtestation of gaat dat vanaf een bepaalde snelheid?

Het ISS draait in een lage baan rond de Aarde op een hoogte van 408 tot 410 km met een gemiddelde snelheid van 27.600 km/u (1 keer de wereld rond in 93min). Op die hoogte is de aantrekkingskracht van de Aarde voldoende om ervoor te zorgen dat die baan steeds wat minder hoog raakt plus dat de luchtweerstand ook nog voldoende is om het ISS af te remmen.

Om er dus voor te zorgen dat het ISS niet naar de Aarde valt moeten de motoren van de service module om de zoveel tijd het ISS naar een iets grotere hoogte brengen waardoor de snelheid door de mindere weerstand weer wat toeneemt. Alleen op die manier blijft de baan behouden. En soms zorgt (of zorgde) niet de service module voor de correctie maar een aan het ISS gekoppeld ruimtevaartuig.

[Herman66]

De astronaut valt ook naar de aarde, maar dan wel precies even hard als het ruimtestation zelf, en dus "zweeft" de astronaut ten opzichte van het ruimtestation. Ze vallen immers beide even hard naar de aarde.

Hoe kunnen beiden even snel vallen ondanks een massaverschil?

[Professor Puntje]

Ja - daar zou je gemakkelijk een heel boek over kunnen schrijven.

[physicalattraction]

Maar het zeer beknopte antwoord is: de zwaartekracht is recht evenredig met de massa van het object. Dus op een twee keer zo zwaar object werkt een twee keer zo grote zwaartekracht. Dit levert dan een even grote versnelling volgens Newton's wet F = m * a.

[MathBoy]

Bedankt voor de extra informatie en het meedenken allemaal!

[HansH]

Het ISS draait in een lage baan rond de Aarde op een hoogte van 408 tot 410 km met een gemiddelde snelheid van 27.600 km/u (1 keer de wereld rond in 93min). Op die hoogte is de aantrekkingskracht van de Aarde voldoende om ervoor te zorgen dat die baan steeds wat minder hoog raakt

Zwaartekracht kan volgens mij geen energie onttrekken aan de baan, dus niet verantwoordelijk zijn voor het komen in een lager baan. enige wat dat wel kan is wrijving met de restanten lucht die er nog zijn.

[physicalattraction]

Het proces heet Orbital decay en kan veroorzaakt worden door allerlei effecten, waarvan zwaartekracht er een is. Maar volgens de Wikipedia is luchtweerstand van de atmosfeer wel de hoofdoorzaak inderdaad.

[HansH]

Het proces heet Orbital decay en kan veroorzaakt worden door allerlei effecten, waarvan zwaartekracht er een is.

Dan heb je het dus over zwaartekrachtsgolven veroorzaakt door een rond de aarde draaiende satelliet. Ik weet niet of iemand al eens uitgerekend heeft hoeveel vermogen dat betreft, maar lijkt me wel een nulletje of 10 verder achter de komma dan luchtweerstand.

[physicalattraction]

Je hebt gelijk, ik had niet door dat dit om zwaartekrachtsgolven ging toen ik het Wikipedia artikel las. Lijkt me inderdaad niet relevant voor het ISS om de aarde.