Alexander Gerst: Seltsame Drehungen (Flying Classroom 2 by DLR

Alexander Gerst: Seltsame Drehungen (Flying Classroom 2 by DLR_next)

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5 жыл бұрын

Komisches Ding, das Alexander Gerst da vor sich schweben lässt. Das Metallstück dreht sich in eine Richtung, dann fängt’s plötzlich an zu taumeln, danach dreht es sich wieder ganz ordentlich - nur irgendwie seitenverkehrt. Aber wozu lange erklären: Schau es dir einfach selbst an und versuche mal, die Fragen zu beantworten, die Alex da im Video stellt.
Schon bei seiner ersten ISS-Mission hat der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst eine ganze Reihe von einfachen „Mini-Versuchen“ durchgeführt, die wir uns vom DLR ausgedacht haben - extra für junge Leute, um auf ganz leicht verständliche Art zu zeigen, was man in Schwerelosigkeit erforschen kann. Und jetzt geht’s weiter! Hier die neue Ausgabe unserer Serie „Flying Classroom“. Da geht es um das Rätsel der schwebenden Dose, um eine „Spritzen-Rakete“ und um andere spannende Effekte in der Schwerelosigkeit.

Пікірлер: 99

@disneyliaz 5 жыл бұрын

total begeistert mal wieder ☺

@babylon-braindive-project9592 5 жыл бұрын

Die Masse ist in diesem Körper ungleich verteilt. Den rest macht "Newton" (Trägheit). ... und ja, es braucht immer die gleiche Anzahl von Umdrehungen um seine Lage zu ändern, da sich die Porortionen nicht ändern. ... (is´ nur geraten, ;) ) Danke Alex

@lj6339 5 жыл бұрын

Cool

@leichter5865 5 жыл бұрын

Jaa :D Flying Classroom!

@AcldPhreak 5 жыл бұрын

Hab ich mal mit einer T förmigen Masse in "Kerbal Space Program" nachvollzogen. Die Physik Berechnungen der massen eines Gebauten Objekts funktionieren wunderbar. Also ich hab damit mal etwas "Rumexperimentiert" und es hat sich auch so verhalten aber dahinter gekommen, warum das so ist bin ich auch nicht... Hat man überhaupt eine schlüssige Erklärung oder ist das wie mit der frage warum Warmes Wasser schneller einfriert als Kaltes, wo auch niemand so recht genau erklären kann warum das so ist?

@franzstilli7194 5 жыл бұрын

Sehr interessant. Bitte Versuche diesen Drehbewegung ohne der Blauen Schraube. Aber es sieht so aus das wenn man ihn in Drehung Versetzt er durch deine Hand einen Drehmittelpunkt bekommt den er dann durch das drehen Verlässt und er mit der Richtungsänderung ausgleichen will. Kann es schwer erklären. Bzw versuche mal bei dem Gewicht eine Seite mehr zu beschweren ob es dann Unwuchtig wird.

@florianrudowable 5 жыл бұрын

Es gibt ein Video von James McFarlin for the lecture of Dr. Amy Kolan's Physics 374 Classical Mechanics Course am St. Olaf College. Es beantwortet alle Fragen die Alexander Gerst gestellt hat und visualisiert die Lösung mit Python. Allerdings erfordert es einiges an Vorwissen über die Erhaltung von Drehmoment und die Eulernotation davon. Man sollte wissen was Hauptdrehachsen sind etc. Link: kzbin.info/www/bejne/hoqal4Wlr8elqs0 Edit: Nein, die Anzahl "flips" um die labile Achse ist nicht von der Drehgeschwindigkeit abhängig. Das Verhältniss von Umdrehungen um die Stabile und Labile Achse ist konstant und Geometrieabhängig.

@berlinagirl8956 5 жыл бұрын

Und kann mir das mal jemand erklären bitte? Ich bin nicht so ne eins in Physik

@CatzHoek 5 жыл бұрын

Nimm dir mal ein Lineal und überlege wie einfach du es brechen könntest wenn du es durchbiegen würdest. Willst du es aber in einer der anderen Richtungen durchbiegen ist es sehr stabil. Das liegt am Trägheitsmoment des Körpers und hängt im Grunde nur von der Form ab. Dadurch bestimmt sich auch um welche Achsen das Objekt statil bzw. instabil rotiert. Im der Schwerelosigkeit sieht man diesen "flip" in der Rotation nur sehr einfach, am Boden läuft das aber gleich. (Mit dem Handy geht das gut, aber jetzt bloss nicht runterwerfen) Der Typ zeigt es an einem Buch wie die Rotation um unterschiedliche Achsen unterschiedlich stabil sind Video: "Physiktutorium: Stabilität von Rotationsachsen"

@Sippi81 3 жыл бұрын

Also vorhin hab ich das in nem video gesehen wo das prinzip vereinfacht dargestellt war Hatte mit Fliehkräfte zu tun und Systemen mit mehreren Rotationsachsen sagen wir neben der Hauptrotationsachse gibts noch eine 2. mögliche Wenn man die Drehung um die Hauptachse started heben sich die Fliehkräfte der Hauptmassen gegenseitig auf, die der Nebenachse zwar erstmal auch aber nur solange die Drehung sich nicht aus der Ebene verschiebt wenn das passiert erzeugen die Fliehkräfte der Nebenmassen n Drehimpuls wodurch es eine Bewegung um die Nebenachse gibt wobei deren Kraftvektorrichtung jedoch abhängig von der Neigung der Rotationsebene ist Ob ich das so aber richtig verstanden hab ist jedoch nicht sicher

@thiloschreiner6943 4 жыл бұрын

Ich habe gerade gedacht, dass wäre ein Raumschiff mit Schwerkraftkammern und plötzlich sagt der Käpten: "Alle Besatzungsmitglieder sofort in den Maschinenraum!", und das Ding fängt an zu taumeln. Dann dachte ich mir, alles gut, die haben doch Steuerdüsen. Cooles Experiment.

@ADTNetwork 5 жыл бұрын

Das liegt an der leichten Differenz der Rotationsbeschrleunigung...vermute ich mal...!!??

@ADTNetwork 5 жыл бұрын

Diese Taumebewegung hebt sich nach einer bestimmten eigenfrequenz wieder auf und gerät dann wieder is Unngleichgewicht (Taumeln) Nur so mein physikalisches Bauchgefühl..

@chemiegamerpeter1326 5 жыл бұрын

Gut zu wissen aber warum ist das so?

@andreasschmitt2307 5 жыл бұрын

Ich denke mal, dass ohne äußere Kräfte kein solches Taumeln auftritt. Da ist also die Frage, woher die Kraft stammt. Ich würde mal ganz stark auf das Erdmagnetfeld tippen, welches Wirbelströme im rotierenden Metall induziert, die ein dem äußeren Feld entgegen gerichtetes Feld produzieren.

@worstcasegegenprobe7072 5 жыл бұрын

Kehrwert des senkrecht stehenden Bleistiftes. Also regelungstechnisch wäre das mein Ansatz, hätte ich bock auf rechnen. Selbst die minimalste Kraftdifferenz rechtwinklig zur Drehachse aus der Hand löst auch eine Drehung rechtwinklig zur Achse aus. Also hängt ja jetzt nicht mein Leben von ab. Aber zuerst ist das Impulserhaltung, dreht schnell. Dann entsteht hohe Trägheit durch das Drehmoment, dass in der Achse bleiben möchte. Dagegen muss sich jetzt der Winzige Fehler der Hand rechtwinklig zur Achse stemmen. Schafft das jetzt was an Winkel. Wird die Drehung langsamer bei gleichem Impuls. Die Kraftlinie dreht das Teil nu leichter. Trägheit des Momentes kleiner. Kommt es wieder in die Achsrichtung schlägt der Impuls zu und die Drehzahl nimmt zu, die Trägheit stemmt sich wieder gegen die Drehung rechtwinklig zur Achse. Die aus der Achse drückende Kraft hat wieder mehr zu tun. Und da es keine Lagerung gibt, haben beide Achsen freien Zugang zur Bewegung. So regelt die Natur. 0 und unendlich mögen sich halt und keiner wird vom anderen zugelassen. Unterkühltes Wasser muss nur berührt werden und es ist schlagartig gefroren. Heißes Wasser sollte durch seine Bewegungen zusätzlich Energie umsetzten, da auch dort Trägheit drin Wirkt. Bewegung hört nicht freiwillig auf. Die Molekülbewegung verbraucht zusätzlich Energie. Das sind lauter Reaktionszentren.

@blatkps1535 2 жыл бұрын

DLR LIVE

@Alucard2germany 5 жыл бұрын

Ich denke es gibt mehr als nur einen Faktor der diese Bewegung ausübt. Zuerst die Asymetrie, der Masseschwepunkt liegt nicht in der Mitte, somit sind die Fliehkräfte nicht linear. Dann kommt die Geschwindigkeit die dafür sorg, dass die Masse sich austarieren will. Ich gehe davon aus, dass ein Objekt mit genug Geschwindigkeit eine Spährische / Runde sich optisch nur noch "aussen" ( von dem mittleren Verbindungsstück ) dreht und und die Mitte bleibt wo Sie ist. Zuletzt kommt die Masse an sich sowie das Material der Masse. Jetzt frage ich mich jedoch " Im Verhältniss zum Volumen? ".

@NicolajTopp 5 жыл бұрын

Es gibt genau zwei Faktoren: Eine erzwungene Rotation um eine Achse, die nicht der Achse mit dem größten oder dem kleinsten Flächenträgheitsmoment entspricht. Und eine Störung, die den Körper aus diesem metastabilen Zustand gebracht hat, zum Beispiel ein Luftstrom. Wo du den Massenschwerpunkt als "in der Mitte" empfindest, hängt davon ab, in welcher Schnittebene du dich befindest. Ich erkenne 2 Symmetrieebenen. Fliehkräfte berechnen sich aus der Winkelgeschwindigkeit zum Quadrat (damit sind sie schon mal nicht-linear, aber hier haben wir eine konstante Winkelgeschwindigkeit) multipliziert mit der Masse (die ist auch konstant) und dem Radius (das ist eben der Punkt, den wir betrachten. Im Korper-Koordinatensystem ist dieser auch konstant). Damit bleibt zu schlussfolgern, dass aus Sicht des Körpers die Fliehkräfte konstant sind. Ein Körper rotiert sich im Übrigen immer um den Massenmittelpunkt. Was bei homogener Dichte dem Volumenmittelpunkt entspricht. Massen tarieren sich nicht aus. Es bewegt sich innerhalb des Körpers zueinander nichts. Und bis auf die Luftreibung gibt es keine nennenswerten Kräfte, die mit anderen Körpern im Universum gerade interagieren. "Masse" ist die Masse in kg. Was du meinst ist der Körper. Und der besteht aus einem Volumen mit einer bestimmten Dichte, die abhängt von dem Material, richtig. Da sich da aber nichts relativ zueinander innerhalb des Körpers bewegt, hat dies nur einen Einfluss auf das Flächenträgheitsmoment.

@Alucard2germany 5 жыл бұрын

@@NicolajTopp Danke für die Antwort. Da hab ich wieder etwas dazu gelernt. :)

@alternativ1322 2 жыл бұрын

Easy, geht auch im Wasser.

@madeonearth3429 5 жыл бұрын

Ganz einfach erklärt. Es bewegt sich immer in 3 achsen, und da die letze achse am wenigsten stimuliert wird, reagiert sie erst später und bleibt dann ne weile wieder 2 achsig bis sie wieder zurückrudert.

@LS-Moto 5 жыл бұрын

Könnte es was mit dem Drehmoment selbst an sich zu tun haben? Ich habe den Eindruck, dass das Drehmoment den Körpergesamtschwerpunkt aus der Achse hebt, weshalb er sich dann um die vertikale Achse umwürfelt bis der Schwerpunkt wieder in der Horizontalen Achse ankommt.

@madeonearth3429 5 жыл бұрын

@@LS-Moto danke für die genaue erklärung, war die ganze nacht im reisebus deshalb war mein kopf noch net auf voller leistung :D

@LS-Moto 5 жыл бұрын

@@madeonearth3429 Meine Frage ist jedoch, würde das auch passieren bei einem vollkommen symmetrischem Körper .... beispielsweise ein Würfel oder einer Kugel?

@madeonearth3429 5 жыл бұрын

@@LS-Moto ja würde es, da kein mensch es so rotieren lassen kann, dass die dritte achse unberührt bleibt. Nur mit technischen hilfsmitteln.

@LS-Moto 5 жыл бұрын

@@madeonearth3429 Das stimmt aus menschlicher Sicht. Doch nehmen wir mal an wir haben eine Maschine die es genau perfekt auf einer Achse rotieren lässt, dann dürfte der Körper sich nicht verdrehen, oder?

@LS-Moto 5 жыл бұрын

Ich habe den Eindruck, dass der Gesamtschwerpunkt des Körpers damit was zu tun hat. Solange der Schwerpunkt auf einer Achse liegt, dreht sich der Körper nur um diese eine Achse. Jedoch entsteht durch die Drehung ein Moment an den Enden der Kragarme des Körpers, welche den Körpergesamtschwerpunkt aus der Achse heben um die er sich dreht, und der Körper somit sich einmal um die vertikale Achse umwürfelt, und sich so lange dreht bis der Schwerpunkt wieder in der Horizontale Drehachse landet. So könnte ich es mir erklären, doch würde mich interessieren ob ein absolut symmetrischer Körper auch so verhalten würde. Im Stahlbau hat man festgestellt, dass ein Träger bei starken Belastungen sich nicht nur durchbiegt, sondern auch verdreht. Vielleicht ist die Kraft aus der Drehung der Auslöser für das umwürfeln des Körpers. Sehr interessant. Würde er sich im Vakuum auch so drehen?

@flyingsquirrel2620 5 жыл бұрын

Vergiss meinen anderen Kommentar an dich. Jetzt habe ich verstanden was du meinst. Die Verdrehung von Stahlträgern tritt theoretisch (bei idealen Trägern) nur bei asymmetrischen Profilen auf, bei denen die Last nicht im Schubmittelpunkt angreift. Ich bezweifel, dass diese Drehung etwas mit dem Effekt im Video zu tun hat. Deiner ersten Idee stimme ich aber zu. Da der Drehimpuls erhalten wird könnte der Betrag des Impulses zwischen den Achsen hin und herwandern oder so ähnlich...

@LS-Moto 5 жыл бұрын

@@flyingsquirrel2620 Hi... alles gut... aber worauf ich mit dem Stahlträger hinaus wollte, nehmen wir an der ist in seine Längsachse eingespannt... und wir belasten den, dann wird er sich zum einen biegen, zum anderen aber auch anfangen zu verdrehen... der träger versucht also sich aus seiner Achse zu drehen. Übertragen wir das auf den Körper im Video, könnte die Kraft aus dem Drehimpuls nicht genau das gleiche bewirken... nur ist der Körper in seiner Längsachse nicht eingespannt, sodass er den Schwerpunkt aus dieser Achse raushebt? Weil beim Träger der Eingespannt ist, kann der Schwerpunkt nicht aus seiner Achse raus, und der Träger dreht sich.... im Fachbereich nennt man das Biegedrillknicken. Weißt du was ich meine

@flyingsquirrel2620 5 жыл бұрын

@@LS-Moto Ich tue mich schwer das Biegedrillknicken mit dem Effekt aus dem Video zu vergleichen. Das Biegedrillknicken ist ein nicht wirklich vorhersagbarer Versagensfall, die Drehung unseres Objektes eher nicht. Wir können meines Wissens keine Biegedrillknicken bei einem idealen Träger beobachten. Nur durch unregelmäßigkeiten im Material, die zum ersten Riss führen, welcher den Träger auf einer Seite schwächt und asymmetrisch werden lässt, sorgen dafür, dass der Träger sich verdrillt. Nur diese Fehler im Material beeinflussen in welche Richtung der Träger kippen wird (solange der Träger symmetrisch belastet wird). Ich glaube, dass unser Objekt perfekt rotieren würde, wenn wir es denn exakt anstupsen würden. Da die menschliche Hande das nicht kann haben wir auch langsame Drehungen in die anderen 2 Raumrichtungen und ich könnte mir vorstellen, dass der Drehimpuls dann zwischen den Achsen hin- und herwabert. Ich denke dabei an das Experiment bei dem man sich auf einen Drehhocker setzt und dann ein Schwungrad in die Hand nimmt. Wenn man die Ausrichtung des Schwungrads ändert fängt man an sich durch die Drehimpulserhaltung auf dem Stuhl zu drehen... Zum Schluss möchte ich noch sagen, dass das alles Vermutungen sind. Das ist nur meine Meinung, ich bin nicht wirklich vom Fach.

@LS-Moto 5 жыл бұрын

@@flyingsquirrel2620 Also ich bin auch kein gelehrer Physiker, doch würde behauptet ein wenig davon zu verstehen. Mir geht es weniger um das Biegedrillknicken selber, als um den Einfluss der Kräfte, und ob man diesen rein physikalisch zu einem gewissen Grad übertragen kann. Kann sein dass es nichts damit zu tun hat, womöglich sogar sehr wahrscheinlich. Aber meine Philosophie lautet immer, lieber die Idee oder Gedanken auf den Tisch werfen und auswerten, als ihn verschweigen und zu unterdrücken. Ansonsten stimme ich dir vollkommen zu. Eine andere Sache die noch Einfluss haben könnte wären Luftbewegungen. Die Luft auf der Station wird sicherlich auch nicht 100% still sein. Reicht ein leichtern Luftstupser eventuell auch aus, um das Gleichgewicht zu stören, speziell in Schwerelosigkeit?

@flyingsquirrel2620 5 жыл бұрын

@@LS-Moto Das ist immer wichtig. Wenn man eine Idee hat, sollte man die nicht hinterm Berg halten. Ich weiß ja auch nicht ob meine Theorie richtig ist.

@TheCrazy32 2 жыл бұрын

sehr interessantes Video! Wie alle von der ISS, nur schade das sie immer so kurz sind! MfG Crazy ps kämm dir nächstes mal da oben die Haare!!! lol

@CelticSheep26 5 жыл бұрын

Schwerpunktverlagerung durch asymmetrisches Design?

@dhargarten 5 жыл бұрын

nope der Schwerpunkt der Masse ist konstant, das funktioniert auch bei starren Körpern

@rosaroteseinhornregenbogen8555 5 жыл бұрын

Ich würde vermuten, dass es mit dem nicht mittigen Masseschwerpunkt zusammenhängt. Vielleicht wirkt dadurch die Zentripetalkraft so, dass das System beginnt auch in die 3. Richtung zu bewegen. Interessant ist, dass das System nach einer bestimmten Zeitperiode wieder nur auf zwei Richtungen zu rotieren scheint und dann wieder auf 3 etc. Mich interessiert die physikalische Erklärung dahinter.

@NicolajTopp 5 жыл бұрын

Du bist nah dran. Es ist nicht so sehr der "nicht-in-der-Mitte-liegende-Schwerpunkt", eher die "ungleichmäßig-verteilte-Masse". Such bei Wikipedia mal nach "Flächenträgheitsmoment". Das ist nämlich der Widerstand gegen Durchbiegung. Der ist zu spüren, wenn man versucht etwas durchzubiegen oder zu brechen. Beispielsweise ein Lineal: Das kann man wunderbar durchbiegen, wenn man es um die flach auf den Tisch legt, auf der einen Seite fest hält und an der anderen nach oben zieht. Aber nun lege das Lineal mal auf die lange dünne Kante (da, wo man mit dem Stift lang geht). Halte es mit der einen Hand auf dem Tisch fest und versuche es jetzt hochzubiegen. Ganz schön stabli, oder? Das heißt: Das Flächenträgheitsmoment in dieser Richtung ist deutlich höher, als in der anderen. Jetzt könnte man das Lineal in 3 senkrecht zueinander stehenden Richtungen drehen. Und jede Richtung (jede Biegung) ist schwieriger oder leichter als die andere. Und die Physik findet es nun gut, wenn sich das Lineal nun um die Achse dreht, die das kleinste oder das größte Flächenträgheitsmoment aufzeigt. Zwingt man es nun sich um genau die übrige Achse zu drehen, so reicht eine kleine Störung, etwa ein Lüftchen, das weht, um die Drehung aus dieser Richtung herauszubewegen und das Lineal würde ins Taumeln geraten. Solange, bis es sich einmal herumgedreht hat und das Spiel wieder von vorne beginnt.

@TheGhostCreature 5 жыл бұрын

Das klappt nur wenn man das richtige Zauberwort drei mal ganz schnell sagt (wurde im Video geschnitten): Trägheitstensor

@renarkhalor2744 5 жыл бұрын

Würde mal raten sind 2 gekoppelte Massen die irgendwie um einen Schwerpunkt rotieren. Der Effekt kommt durch die nicht 100% perfekt gleichmässige Drehung mit der Hand, oder miminale ungleichmässige gravitationseffekte. Er schaukelt sich bis zur Richtungsänderung auf beruhigt sich dadurch bis von vorn losgeht. Mal ins blaue raten macht auch Spass!

@samykraus1232 5 жыл бұрын

Ich liebe das fliegende Klassenzimmer. An die Flachhirne, wie ist dieses Experiment auf der flachen Erde oder im Wasserbecken möglich? Ich mache schon mal das Popcorn auf! Die angeblichen Argumente der Menschen die in den Fächern der Naturwissenschaften eine 6 hatten sind einfach zu köstlich.

@wolfgangedlmeier1034 5 жыл бұрын

Wie sollen die Flachhirne das begreifen ? - Die haben doch schon längst den Beweis erbracht, daß der Mensch auch gänzlich ohne Gehirn leben kann !

@isoProxanol 5 жыл бұрын

Samy Kraus du weisst ja nicht was heute mit vfx schon alles möglich ist bzw was uns alles vor jahren noch verschwiegen wurde an technologie...

@Brixxter 5 жыл бұрын

@@isoProxanol Stimmt, dass so eine Technologie schon seit Jahrzehnten existiert, macht wirklich Sinn, wenn man bedenkt, dass zu Zeiten von Apollo und Soyuz ein damaliger Computer weniger Rechenleistung als ein heutiger Taschenrechner hatte.

@samykraus1232 5 жыл бұрын

@@isoProxanol da Du ja hier der Experte bist, liefere mal bitte paar sachliche Fakten die deine sinnfreie Behauptung untermauern. Jetzt bin ich mal gespannt.

@isoProxanol 5 жыл бұрын

@@Brixxter das ist ja das Ding! Die Regierungen verschweigen uns den eigentlichen Fortschritt der Wissenschaften, welcher vieel weiter als unserer liegt! Und unserer wird gesteuert dass wir ja nicht herausfinden was sie mit uns machen...