Versnelling in de ruimte

[j0hann0]

Beste forumleden,

Waarom blijft een voorwerp in de ruimte niet eeuwig versnellen ? Wat stopt de versnelling ?

Op aarde zijn er vele krachten ( wrijving, atmosfeer ) die een voorwerp in beweging vertragen, wat vertraagt een voorwerp in de ruimte ?

[stoker]

om een versnelling te behouden heb je een uitwendige kracht nodig, bedoel je zoiets?

zonder wrijving enzo is het de snelheid die constant blijft.

[j0hann0]

Super...

dat bedoel ik... op aarde heb je inderdaad een uitwendige kracht nodig, ter compensatie van wrijvingskrachten.. deze ontbreken echter in de ruimte ( of vergis ik me hier ) ...

Hieruit volgt de tweede vraag... verliest een voorwerp ( ruimteschip, afgevuurde kogel ) in de ruimte snelheid na verloop van tijd ? zo ja, waardoor ?

[Jan van de Velde]

Wacht even, nou gooi je twee dingen door elkaar:

Waarom blijft een voorwerp in de ruimte niet eeuwig versnellen ?

wat vertraagt een voorwerp in de ruimte ?

Ik maak op uit je vraag dat je bewegingen in een rechte lijn bedoelt. Even simpel Newtoniaans:

Ten eerste zijn versnellen en vertragen in wezen hetzelfde: het gaat om een verandering van snelheid als gevolg van een kracht. Op iets dat "eeuwig" blijft versnellen moet dus ook "eeuwig" een kracht werken. Neem dus je raket, en laat de motor doordraaien, en je zult sneller en sneller blijven gaan.

Om te wat jij vertragen noemt is er dus ook een kracht nodig, het enige verschil met wat jij versnellen noemt is dat de kracht dan tegengesteld werkt aan de richting die je hebt. Als die kracht (mee óf tegen) er niet is ga je gewoon met door met de snelheid die je hebt. Op aarde heb je al gauw last van luchtwrijving, elke seconde weer moet je biljarden luchtmoleculen opzij duwen om er langs te kunnen. Je kunt ook zeggen dat die luchtmoleculen een kracht op jou uitoefenen, en daarmee je snelheid veranderen. In de ruimte bestaat zoiets niet (of beter: nauwelijks). Heb je in de ruimte dus eenmaal een snelheid dan zul je die blijven houden. Je kunt je motor uitzetten en je gaat met hetzelfde gangetje verder, voor eeuwig, nou ja, bijna dus.

Want de ruimte is ook weer niet helemaal leeg. Hoe weinig ook, overal is wel zwaartekracht. Zelfs licht kan een kracht op je uitoefenen ( http://nl.wikipedia.org/wiki/Zonnezeil ), en ook in de ruimte zijn er moleculen om tegenaan te botsen: in de literatuur vind je gemiddeldes van 100 tot 1000 atomen per liter. (In een liter lucht op aarde vind je echter al gauw rond 100 000 000 000 000 000 000 keer zoveel moleculen)

Wat stopt de versnelling ?

Dat is dus simpelweg een afwezigheid van kracht: als de kracht ophoudt, dan houdt ook de versnelling op en ga je met hetzelfde gangetje door. En met versnelling bedoelen we dus "verandering van snelheid".

[gemertp]

Je haalde idd in je eerste post versnelling en snelheid door elkaar. Voor een versnelling is altijd een kracht nodig. En een voorwerp blijft een bepaalde snelheid behouden totdat een kracht het voorwerp versneld of vertraagd. Op aarde zijn die krachten meestal de zwaartekracht, de luchtweerstand of als je iets over de grond rolt of beweegt dan is het wrijving.

Als een voorwerp in de ruimte een bepaalde snelheid heeft dan behoud het voorwerp die snelheid, want er is geen luchtweerstand en geen grond waarover het beweegt. Dat betekent bijvoorbeeld als een robot arm in de ruimte een halve cirkel wil maken dat de eerste helft van de beweging de motor de arm aan het versnellen is, en het tweede deel van de beweging is de motor de arm aan het afremmen.

Als je op grotere schaal gaat kijken is er wel iets waar je rekening mee moet houden, en dat zijn de zwaartekrachtsvelden. Het is niet zo dat als een satelliet in een baan zit om de aarde en een projectiel van de aarde af zou schieten met 20 m/s dat hij dan eeuwig in de ruimte met die snelheid doorgaat, de zwaartekracht van de aarde zal dan wel het voorwerp afremmen.

In de ruimte is er trouwens soms wel luchtweerstand, dat is in Low Earth Orbit (een baan om de aarde rond de 500km hoogte). De atmosfeer van de aarde is daar heeel erg dun, maar nog niet verwaarloosbaar. Een satelliet in zo'n baan verliest in de loop van de tijd toch snelheid door de luchtweerstand, komt daardoor in een lagere baan waar de atmosfeer weer net iets dikker is en heeft daar nog meer weerstand en dat gaat zo door. Een satelliet in low earth orbit moet dus eens in de zoveel tijd een baancorrectie uitvoeren.

[Keith]

Maar zelfs al zou je een blijvende krachtbron hebben , er blijft toch een maximum aan zitten?

Is het niet zo dat je blijft sneller gaan tot je aan lichtsnelheid komt?

[Morzon]

Dat klopt. Je kan niet iets versnellen tot de lichtsnelheid (wel tot in de buurt van lichtsnelheid) omdat er dan oneindig veel energie nodig is.

[Keith]

Dat klopt. Je kan niet iets versnellen tot de lichtsnelheid (wel tot in de buurt van lichtsnelheid) omdat er dan oneindig veel energie nodig is.

heeft een blijvende krachtbron niet oneindig veel energie??? ---> om een kracht te behouden heb je er energie voor nodig, als die kracht oneindig zou blijven meegaan, gebruik je oneindig veel energie...

Maar daar een "blijvende krachtbron" bij m'n weten niet bestaat, is het zinloos om verder erop in te gaan

[Phys]

een "blijvende krachtbron" impliceert inderdaad iets wat oneindig veel energie ergens in kan pompen. Maar dat bestaat inderdaad niet.

[Keith]

een "blijvende krachtbron" impliceert inderdaad iets wat oneindig veel energie ergens in kan pompen. Maar dat bestaat inderdaad niet.

Eigenlijk bevat EM-straling dan oneindig veel energie? Het reist namelijk aan lichtsnelheid !

Als me nu voldoende straling verliesvrij kon omzetten in energie op een of andere manier, zou men dan een motor kunnen bouwen die blijft werken?

(gewoon hypothetisch hoor, vind dit een interessant onderwerp)

[Jan van de Velde]

Eigenlijk bevat EM-straling dan oneindig veel energie? Het reist namelijk aan lichtsnelheid !

"bevat" is een verkeerde woordkeus, "heeft" is al beter. En het heeft geen oneindige energie, dat het aan de lichtsnelheid gaat kan alleen maar omdat het (rust)massaloos is.

Als men nu voldoende straling verliesvrij kon omzetten in energie op een of andere manier, zou men dan een motor kunnen bouwen die blijft werken?

Zolang je maar "straling" blijft toevoeren wel. Hoeft niet eens noodzakelijk verliesvrij toch? Mooi en simpel voorbeeld hiervan:



Zonnezeilen

[Phys]

Eigenlijk bevat EM-straling dan oneindig veel energie? Het reist namelijk aan lichtsnelheid !

Je moet duidelijk onderscheid maken tussen:

* rustmassa > 0: zal nooit de lichtsnelheid bereiken, dat zou oneindig veel energie vergen (voor een externe krachtbron)

* rustmassa = 0: kan en zal maar één snelheid hebben --> c

EM-straling valt onder de tweede categorie.

[Keith]

Ja klopt wel... Hé maar wat als je nu een oneindige massa hebt ipv oneindig veel energie? (gewoon veronderstelling)

En wat die zonnezeilen betreft, stuurt men die dingen dan door het zeil te kantelen in een bepaalde richting? En wat als er "tegenstraling" komt?

[Jan van de Velde]

Ja klopt wel... Hé maar wat als je nu een oneindige massa hebt ipv oneindig veel energie? (gewoon veronderstelling)

Wat als mijn tante een piemeltje had gehad? Dan was ze mijn oom geweest.

Waarmee ik ook maar wil zeggen: geen idee waar je met oneindige massa's heen wil. Als je een ruimtetuig met grote massa aan zo'n zeil hangt duurt het alleen langer om een bepaalde snelheid te bereiken (a=F/m)

[eendavid]

gebruik je oneindig veel energie...

Dat klopt. Echter, het deeltje zal nooit de lichtsnelheid bereiken. (als je denkt van wel, maak volgende oefening: bereken de tijd volgens 1 of andere waarnemer waarop deze lichtsnelheid zou bereikt worden)