gravitation

mich beschäftigt da eine eher ungewöhnliche frage: es geht um ein theoretisches experiment mit einem lufballon, nehmen wir an, wir hätten 2 identische luftballone, der eine mit helium gefüllt, der andere mit einem theoretischen vakuum versehen - was würde passieren? natürlich steigt der helium gefüllte ballon durch sein spezifisch geringeres gewicht in der erdatmosphäre auf! aber was passiert mit einem vakuumballon - er müsste durch sein geringere absolute masse doch auch aufsteigen - tut er das? nein ich glaube nicht!

lg!dm.

Moin Daniel,

mit einem theoretischen vakuum versehen

Was ist ein *theoretisches* Vakuum?

Jerry

Hallo und willkommen,

ich glaube schon. Der Auftrieb wird ja erzeugt aus der verdrängten Luftmasse und die ist bei beiden Ballonen gleich. Dem steht dann das Gewicht beider Ballone gegenüber und das ist beim leeren Ballon geringer als bei dem mit Helium. Wenn also der Heliumballon aufsteigt, dann steigt der volumengleiche Vakuumballon sogar schneller.

Natürlich ist das reine Theorie ... der Ballon hält ja sein Volumen in Wirklichkeit nicht ...

theoretisch weil praktisch einfach nicht durchführbar! so eine dünne hülle hält kein vakuum aus - deswegen theoretisches vakuum!
lg!

Du meinst kein Ballon, sondern ein Behälter, der seine Form unabhängig von dem inneren Druck beibehält oder? Die Ballone halten ihre Form durch den inneren Druck. Wenn du im Inneren Vakuum erzeugst, hast du kein Ballon,sondern einen grossen Lappen

Wenn es um zwei Behälter geht, so ist der Evakuierter natürlich leichter. Ob er aufsteigt, hängt von dem Gewicht der Hülle ab.

Ehrlich gesagt fällt es mir schwer deine Frage einfach zu beantworten, weil ich nicht ganz verstehe worum es geht. Was hat es mit Gravtation zu tun? Geht es darum ob es aufsteigt, oder ob es technisch machbar ist? Mich verwirrt vor Allem die Aussage

nein ich glaube nicht!

Du hast doch keine Frage zur religion gestellt, warum redest du vom Glauben? Wo ist deine Begründung dieser Fesstellung?

Nachtrag:

Jerry und Daniel waren wieder schneller ...

@daniel_m: Dann sollst du deine Frage genauer stellen. Niemand kann ahnen was genau wissen wolltest. Du fragest also, ob es theoretisch möglich ist, die antwort ist ja. Wenn du gefragt hättest, ob es praktisch machbar wäre, hätte dir man NEIN geantwortet.

Moin Daniel,

Helium hat ~ 1/7 Dichte vom normalen Atmosphärendruck, bei Vakuum ist der Druck fast 0. Somit müßte der Ballon mit *Vakuum gefüllt* schneller steigen; aber natürlich nur theoretisch.

Jerry

hallo schillrich!, noch ein kleines gedankenexperiment - wenn wir die luft die wir absaugen gleichzeitig komprimieren, also die verdrängung nahezu null wäre?

Praktisch wäre ein "Vakuumballon" eine dicke Metall- oder Glaskugel, die nie und nimmer aufsteigen würde. Dünne oder elastische Materialien würden nach innen gedrückt oder zerstört.

Das beweist auch die Tatsache, dass es keine Vakuumballone gibt ;-).

GG

hallo schillrich!, noch ein kleines gedankenexperiment - wenn wir die luft die wir absaugen gleichzeitig komprimieren, also die verdrängung nahezu null wäre?

Hallo Daniel,

noch eine Frage zu diesem weiteren Gedankenspiel, damit ich es klarer verstehe: Was soll mit der komprimierten Luft geschehen? Soll sie komprimiert weiterhin im Ballon sein, so dass der Ballon größtenteils ein Vakuum enthält?

Der Auftrieb wäre gleich, da der Ballon weiterhin die gleiche Menge Luft verdrängt. Sein Gewicht würde aber immer noch aus der Hülle und der komprimierten Luft bestehen.

klären wir einmal die frage warum ein heliumballon eigentlich fliegt - wenn wir einen vertikalquerschnitt des ballons uns anschauen und die druckverteilung beobachten, sehen wir dass am unteren teil des ballons der druck von aussen grösser ist als am oberen ende - ist klar, der atmosphärendruck nimmt mit zunehmender höhe ab - da druck gegendruck erzeugt wirkt im inneren des ballons am unteren teil auch ein höherer gegendruck. wenn man nun denkt der von aussen wirkende luftdruck hebt den ballon nach oben liegt man auch falsch, einzig allein die energie die im heliumgas steckt die immer eine "natürliche" dichte aufrecht erhalten will, also die der kompression entgegen wirkt ( mir fällt das gesetz nicht ein) drückt oder hebt den ballon so weit nach oben bis das volumen im ballon seine natürliche ausdehnung od. dichte hat. im falle eines ballons wirkt noch eine spannkraft der hülle mit die, wenn sie es aushällt, den vorgang frühzeitig stoppt bis alle kräfte sich aufheben!

der wirklich rein theoretische vakuumballon hat im inneren keine energien die ihn nach oben gleiten lassen - gebe es eine hülle die so leicht wäre wie eine hülle eines heliumballones und so fest dass sie ein vakuum in der selben größe aushalten würde, würde er nicht steigen!
in einem raumschiff das im orbit die erde umkreist und indem eine konstante druckverteilung herrscht wird ein heliumballon auch nirgend wo hinentfliehen - nicht weil es kein oben und unten gibt sondern weil die kräfte nach allen seiten gleich wirken!

lg!
dm.

Natürlich wird er steigen!

Was den Balon steigen lässt ist der Untereschied in der potentiellen Energie des Systems. Der schwerere Luft über dem Ballon *will* ja nach unten. Jedes System, wenn es sich selbst überlassen bleibt nimmt ein energetisch günstigen Zustand ein. So auch hier: es ist energetisch günstiger, wenn ein Ballon (wenn auch mit Vakuum, mit der Hypotetischen supper starken, aber ultra leichten Hülle) oben schwebt, als es unten steht.

Grob Betrachtet, sich dir das Ganze als ein System aus zwei Ballonen: einer befinde sich oben mit Luft gefüllt, anderer evakuiert unten. Die beiden sind auf einem Stab fest verbunden. Um das Ganze Herum ist ein Vakuum, Luft, Wasser, ist völlig egal, hauptsache es hersche die schwerkraft. Da die Masse des oberen Ballons größer ist, als die des unteren, ist das gleichgewicht nicht stabil. und bei der geringsten Störung kippt der Stab.

da muss ich an meinen übungsleiter denken, der mal den schlauen satz sagte

>die auftriebskraft ist gleich der gewichtskraft des verdrängten fluids<

klasse defintion. einfach, aber super.

natürlich würde der stab kippen  - der vergleich hinkt aber sehr! kein stoff würde von einem planeten aufsteigen wenn er keine atmosphäre hätte in der es gravitationsbedingt druckunterschiede gäbe!
die schwere luft will nicht nach unten, vielmehr will sich ein gas mit geringere dichte ausdehnen und es strömt immer in richtung geringerer dichte des umgebenden gases das in unserer athmosphäre nach oben hin an druck und dichte abnimmt!
gleichermassen wie luftblasen von einem taucher.

Daniel, dass ist kein Vergelich, es ist eine Tatsache, ich habe es versucht dir möglichst einfacher darzustellen. Berni hat es noch einmal viel besser (weil kurz ) auf den Punkt gebracht. Alles ist die Frage des Energiebilanzes, und jede Kraft ist eine Folge davon (Potentialgradient als Schlusselbegriff)

ich habe im netz eine andere diskusion gefunden die auch ein gedankenexperiment mit einem heliumballon beinhaltet!
sehr interessant - wenn ein heliumballon in einem raumschiff schwebt in dem eine gleichmäßige druckverteilung herrscht und dieses plötzlich beschleunigt um eine höhere umlaufbahn zu erreichen, wie würde der heliumballon reagieren? würde er durch das newtensche beharrungs/trägheitsgesetz in den hinteren teil des raumschiffes gleiten oder genau in die gegengesetzte richtung?
er gleitet in die richtung in der das raumschiff beschleunigt da die trägheit der luft größer ist als die des heliums und weil sich deswegen im hinteren teil des raumschiffes ein größerer druck aufbaut! der heliumballon wandert in richtung geringere dichte - man könnte sogar eine geringe verformung (tropfenform) des ballons sehen!

jetzt zum vakuum - das gleiche experiment in einem "kaputten" raumschiff ohne luftdruck, also luftleer. wen nun dieses beschleunigt wird sich der heliumballon natürlich nach hinten bewegen da er nur dem trägheitsgesetz gehorcht!

wenn wir das experiment umdrehen, im ballon vakuum und im raumschiff irgendein gas oder luftgemisch verhält es sich komplett gleich (umkehrschluss), der ballon wird bei beschleunigung nach hinten gedrückt - wie die newtenschen gesetze besagen - druck erzeugt gegendruck. wenn auf einen vakuumballon nur druck von aussen vorherrscht und eine stabile hülle das implodieren verhindert, wirkt nur druck auf die hülle und die hülle hält dagegen, im inneren herrscht ein absoluter ruhezustand der weder den ballon zum steigen bringt noch sonst irgendetwas auslöst!

na ja, falls ich doch falsch liege entschuldigt bitte meinen enthusiasmus;-)

Daniel, du brauchst dich nicht zu entschuldigen. Nur weil ich es nicht schaffe dir dein Fehler zu erklären, heisst es nicht, dass du weiterhin nicht nachbohren sollst.

Ich versuche zum letzten Mal. Wenn du also in einem Luftgefühlten Raumschiff einen vakuumgefüllten Ballon aus überstabillen, ultraleichten Hülle hast, und der Schiff beschleunigt, so wird der Balon in die Beschleunigungsrichtung gehen, weil die Trägheit des Vakuums ist geringer als die des Lufts, ja sogar geringer als die des Heliums, und deswegen wird es sogar schneller nach vorne gehen, als der Heliumgefüllte.

Das System Raumschiff kannst du als ein abgeschlossenes System mit eienem konstanten Gravitationspotentialgradiend Richtung Nase-Heck betrachten. Wenn du die Potentielle Energie des Lufts im Schiffsinneren mit dem Balon betrachtest, so wirst du ausrechnen können, dass der Zustand geringster Energie dann auftritt, wenn der evakuirter Balon ganz vorne ist. Natürlich unter der Bedingung einer vorhandener Beschleunigung.