Die Aussage im Bild ist schockierend falsch.Da die Erde hinter dem Astronauten sichtbar ist, muss die Verringerung der Gravitationskraft aufgrund der Entfernung relativ gering sein.Auf der ISS zum Beispiel beträgt die Schwerkraft etwa 88% des Wertes an der Erdoberfläche - weit davon entfernt, vernachlässigbar zu sein!Der Grund, warum die Astronautin schwerelos erscheint, ist, dass sie sich im freien Fall befindet und bei $ g $ span> nach unten beschleunigt.

Sie haben Recht, dass die Beschriftung falsch ist.Die Ursache für die Schwerelosigkeit ist, dass sich Gravitations- und Trägheitskräfte genau nach dem Äquivalenzprinzip aufheben.

Was auch immer in dem Buch geschrieben steht, ist falsch. Aber nehmen wir an, es ist richtig, wenn es der Fall gewesen wäre, wäre der Mond ebenso wie die ISS zusammen mit dem Astronauten weggeflogen.

Sie haben absolut Recht, und die Beschriftung enthält einen häufigen Fehler. Das Lehrbuch ist falsch! Herzlichen Glückwunsch zur Entdeckung dieses Fehlers.

Tatsächlich unterscheidet sich die Schwerkraft in typischer Höhe des Weltraumspaziergangs nicht wesentlich von der Schwerkraft an der Oberfläche. Weil wir das haben

$$ g \ propto r ^ {- 2} $$ span>

wobei $ r $ span> die Entfernung vom Mittelpunkt des Planeten ist, können wir schätzen (unter Verwendung eines Erdradius von 6370 km und einer Höhe über der Oberfläche von 400 km ) dass die Schwerkraft auf der Höhe des Astronauten tatsächlich etwa 94% dessen beträgt, was sie an der Oberfläche ist.

Die Wirkung von "Schwerelosigkeit" beruht tatsächlich auf dem Fehlen von Normalkraft , nicht auf dem Fehlen von Gravitationskraft. Normalkraft ist die Kraft, bei der etwas, mit dem Sie in physischem Kontakt stehen, beim Eindrücken gegen Sie "zurückdrückt" - z. Wenn Sie Ihre Hand gegen eine Wand drücken und die "Härte" der Wand spüren. Wenn Sie auf einem Stuhl sitzen oder auf dem Boden stehen, liegt das "Gewichtsgefühl" darin, dass der Stuhl oder die Oberfläche des Planeten gegen Sie in Ihre Füße oder Beine drückt, obwohl Sie "versuchen", sich unter Ihnen zu bewegen der Einfluss der Gravitationskraft der Erde. Die konkurrierenden Effekte dieser beiden Kräfte verursachen eine Kompression Ihres Körpers, und Ihr Gehirn interpretiert dies als das Gefühl, Gewicht zu haben.

Im Fall des Weltraumspaziergangs haben Sie jedoch weder direkt noch indirekt (z. B. über einen Stuhl) Kontakt mit dem Boden, und daher fehlt diese Normalkraft. Ihr Körper komprimiert sich zu nichts und als Ergebnis erleben Sie "Schwerelosigkeit".

Und Sie müssen nicht "in den Weltraum" gehen, um dies zu tun.Sie brauchen nur eine Möglichkeit, sich vom Bodenkontakt zu isolieren, um keine normale Kraft zu erzeugen.Ein frei fallendes Flugzeug wird ausreichen, und es gibt einige Flugzeuge, die speziell für diesen Zweck entwickelt und für das Astronautentraining verwendet werden.(Ein Flugzeug im Motorflug wird nicht , da dann die Auftriebskraft auf dem Flugzeug, das es in der Luft hält, in eine Quelle normaler Kraft umgewandelt wird.

Der Astronaut kann über Wasser bleiben, weil er sich im freien Fall um die Erde befindet.Stellen Sie sich eine Kanone auf einer Klippe vor, die mit zunehmender Geschwindigkeit auf ein Projektil schießt.Schließlich wird das Projektil mit ausreichender Geschwindigkeit eine ganze Rundreise machen.Im Weltraum kann dieser Prozess mit weniger Luftwiderstand und Reibung viel länger dauern (theoretisch unendlich, in Wirklichkeit endlich, Vakuum ist nicht wirklich 100% leer).Die Beschriftung ist daher falsch .

Ich fürchte, Ihr Buch ist falsch.In Entfernungen von der Erde, wo es immer noch so groß ist wie auf diesem Bild, ist das Gravitationsfeld immer noch sehr relevant.Wie Sie selbst sagten, befindet sich der Astronaut in einer Umlaufbahn um die Erde und somit effektiv im freien Fall, was zur Illusion einer Abwesenheit der Schwerkraft führt.

Diese Frage wird durch die obigen Antworten sehr gut beantwortet. Wie in allen Antworten erläutert, ist die aus Ihrem Lehrbuch zitierte Aussage natürlich falsch.

Das Phänomen der Schwerelosigkeit kann auf zwei verschiedene Arten erklärt werden:

• Das Objekt, das den Planeten umkreist, befindet sich im freien Fall (wie in anderen Antworten beschrieben).

• Die Zentrifugalkraft wirkt der Anziehungskraft der Erde entgegen.

Da der erste Punkt durch die anderen Antworten erklärt wird, möchte ich etwas Licht auf den zweiten Punkt werfen.

Die Zentrifugalkraft ist eine Art Trägheitskraft (auch als "fiktive" oder "Pseudokraft" bezeichnet), die in einem nicht trägen Rahmen verwendet wird, um Newtons Bewegungsgesetze glücklich anzuwenden, wie wir es früher in einem Trägheitsrahmen getan haben. Oder in einfacheren Worten, Sie können es als eine Kraft betrachten, die Sie in die entgegengesetzte Richtung drückt, wenn Sie eine scharfe Kurve in Ihrem Auto machen.

Betrachten wir das folgende Bild:

Im Referenzrahmen eines umlaufenden Satelliten wirkt die Zentrifugalkraft der Zentripetalkraft entgegen und ergibt eine resultierende Kraft von Null. Da auf das Objekt keine Nettokraft ausgeübt wird, bleibt alles im Referenzrahmen des Objekts in Ruhe oder in gleichmäßiger Bewegung. Was passiert, wenn das Objekt nicht mehr umkreist? Dann fällt es einfach auf die Erde zurück, da es keine Zentrifugalkraft gibt.

Um zu verstehen, warum der zitierte Text falsch ist, betrachten wir ein anderes Beispiel. Stellen Sie sich einen sehr hohen (sehr sehr hohen) Turm vom Äquator vor. Im Inneren des Turms, in einer Höhe von $ 400 \ mathrm {km} $ span> vom mittleren Meeresspiegel (der die durchschnittliche Höhe der Internationalen Raumstation ist), werden Sie sich fühlen Schwerelosigkeit?

Nein. Sie können auf dem Boden stehen, aber die Nettokraft auf Sie beruht nicht nur auf der Schwerkraft, sondern auch auf der Zentrifugalkraft. Diesmal ist die Zentrifugalkraft auf die Erdrotation um ihre Achse zurückzuführen.