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Loch durch den Erdkern? Was würde passieren?

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  • Loch durch den Erdkern? Was würde passieren?

    Mich hat vor kurzem einmal eine Frage gequält.
    Im Vorraus: Ich gehe davon aus, dass es die technischen Mittel theoretisch geben würde, und dass der Versuch möglich wäre, ich weiß, dass er es nicht ist.

    Man würde ein Loch durch den Erdkern "graben" würde, das auf der anderen Seite wieder austritt. Dann würde man es so abstützen, dass es hält. Dann würde man es so sehr kühlen, dass das innere nicht schmelzen würde. Im Inneren herrscht ein Vakuum.
    Dann würde man einen Stein in das Loch hineinwerfen. Was würde passieren? Die potentielle Energie des Steins würde im Loch abnehmen, die kinetische Energie dafür aber steigen. Wenn der Stein den Erdkern passiert, hat er noch immer viel kinetische, aber wenig potentielle Energie. Dann würde die kinetische Energie langsam ab- aber die potentielle Energie wieder zunehmen.
    Würde der Stein es bis zur anderen Seite der Erde schaffen, bis er wieder in Richtung Erdkern fallen würde? (Wenn man keine Reibungsverluste hätte). Oder würde der Versuch ganz anders ablaufen?
    Mein neuer Star Trek Fanfiction-Roman: [Star Trek] ZEIT für REVOLUTION



  • #2
    Ja, er würde schlicht hin und her pendeln.

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    • #3
      Genau.
      Und zwar vereinfacht gesagt aufgrund der Tatsache, dass seine potentielle Energie (die umgekehrt proportional zu seiner kinetischen Energie ist) immer zwischen den (gleich großen) Werten an den beiden Tunnelausgängen oszilliert (bei reibungsloser Fortbewegung).
      Damit hast du die Grenzen für die kinetische Energie, der Stein wird also niemals Fluchtgeschwindigkeit erreichen.
      Ever danced with the devil in the pale moonlight?
      -- Thug --

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      • #4
        Unter der Voraussetzung, dass die Erde sich nicht dreht, oder der Tunnel direkt durch die Rotationsachse geht, pendelt der Stein einfach immer hin und her. Berücksichtigt man die Erddrehung, wird's komplizierter, dann kommt noch der Effekt der Corioliskraft hinzu, die dürfte den Stein gegen die Tunnelwand knallen lassen.

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        • #5
          Und wenn das passiert, hätten wir wieder Reibung. Und irgendwann würde dann alles in thermische Energie der Wand umgewandelt sein und der Stein würde in der Erdmitte stehen bleiben, oder?
          Mein neuer Star Trek Fanfiction-Roman: [Star Trek] ZEIT für REVOLUTION


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          • #6
            Wenn der Stein in seiner Oszillation abgebremst wird, wodurch auch immer, wird er letztendlich im Schwerezentrum der Erde stehen bleiben, ja.
            Ever danced with the devil in the pale moonlight?
            -- Thug --

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            • #7
              Die GOCE Ergebnisse darf man auch nicht übersehen ESA Multimedia Gallery - GOCE first global gravity model
              "Wer Sicherheit der Freiheit vorzieht ist zu Recht ein Sklave"
              (Aristoteles 384 v.Chr. - 322 v.Chr.)

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              • #8
                Lass und doch zwei Testmassen nehmen, dass ist interessanter

                Zitat von HiroP Beitrag anzeigen
                Wenn der Stein in seiner Oszillation abgebremst wird, wodurch auch immer, wird er letztendlich im Schwerezentrum der Erde stehen bleiben, ja.
                Ja, das würde wohl aufgrund der Rotation passieren.

                Dieses Beispiel kommt mir aus dem Buch Gravitation und Raumzeit bekannt vor, nur dass dort in dem Gedankenexperiment auch die Rotation der Erde angehalten wurde. Dann ließ man die zwei Erdschiffe im kurzem Abstand (ich meine, es waren zwei Sekunden) in den Tunnel fallen.
                Zuerst nahm der Abstand der beiden Erdschiffe zu, doch dann nahm der Abstand wieder ab, das erste Erdschiff fiel wieder zurück, gefolgt vom zweiten usw., wie zwei Bumerangs.
                Der Autor, John A. Wheeler, nannte dies "Bumerangen".

                Damit erklärte er sehr anschaulich und gut nachvollziehbar die relative Krümmung von zwei Testmassen, die sich zwar absolut gerade durch den Raum bewegen, aber gekrümmt durch die Raumzeit.

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                • #9
                  Wäre es nicht auch möglich, daß er an der Wand irgendwo aufgrund der Gravitation des doch recht großen Erdteilstücks hinter der Wand haften bleibt wenn er die Wand schon erreicht?
                  Ein paar praktische Links:
                  In Deutschland empfangbare FreeTV Programme und die jeweiligen Satellitenpositionen
                  Aktuelles Satellitenbild
                  Radioaktivitätsmessnetz des BfS

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                  • #10
                    Naja, die Schwerkraft ist ziemlich schwach.

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                    • #11
                      Außerdem ist der weitaus größte Teil der Erde in ihrem Kern vereint.
                      Mathematisch lässt sie sich als Punktmasse betrachten.
                      Die Anomalien, die z.B. GOCE kartiert hat, sind gegenüber der Masse im Kern verschwindend gering.
                      Sie würden den Stein nur minimal beeinflussen.
                      Ever danced with the devil in the pale moonlight?
                      -- Thug --

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                      • #12
                        Zitat von Cordess Beitrag anzeigen
                        Wäre es nicht auch möglich, daß er an der Wand irgendwo aufgrund der Gravitation des doch recht großen Erdteilstücks hinter der Wand haften bleibt wenn er die Wand schon erreicht?
                        Nein, denn innerhalb von Sphären (und als solche lässt sich jegliches Material "oberhalb" des Steins betrachten) heben sich alle Gravitationskräfte gegenseitig auf. In einer Hohlkugel gibt es keine Kraft zu den Seiten hin, selbst wenn die Hohlkugel ein Lichtjahr dick ist (sofern sie natürlich gleichmässig dick ist...).

                        Auf den fallenden Stein wirkt also nur die Masse, die "unter" ihm (dh, zwischen Stein und Zentrum der Erde) liegt. Diese nimmt ab, zuerst nur langsam (da der Erdkern dichter als der Mantel ist), dann etwa linear (im Innern des Kerns).
                        Planeten.ch - Acht und mehr Planeten (neu wieder aktiv!)
                        Final-frontier.ch - Kommentare vom Rand des Universums

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                        • #13
                          Zitat von Bynaus Beitrag anzeigen
                          Nein, denn innerhalb von Sphären (und als solche lässt sich jegliches Material "oberhalb" des Steins betrachten) heben sich alle Gravitationskräfte gegenseitig auf. In einer Hohlkugel gibt es keine Kraft zu den Seiten hin, selbst wenn die Hohlkugel ein Lichtjahr dick ist (sofern sie natürlich gleichmässig dick ist...).
                          Ok, aber die Gravitation nimmt doch mit der Entfernung im AFAIK Quadrat ab.

                          Also müßte doch die Gravitationskraft in der Nähe der einen Seite die der gegenüberliegenden Seite überwiegen.
                          Die Aufhebung würde also nur genau im Mittelpunkt gelten.
                          Oder etwa nicht?
                          Ein paar praktische Links:
                          In Deutschland empfangbare FreeTV Programme und die jeweiligen Satellitenpositionen
                          Aktuelles Satellitenbild
                          Radioaktivitätsmessnetz des BfS

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                          • #14
                            Zitat von Cordess Beitrag anzeigen
                            Ok, aber die Gravitation nimmt doch mit der Entfernung im AFAIK Quadrat ab.

                            Also müßte doch die Gravitationskraft in der Nähe der einen Seite die der gegenüberliegenden Seite überwiegen.
                            die Gravitation eines einzelnen Massenelements nimmt quadratisch mit der Entfernung von diesem Massenemelement ab. Innerhalb der Erde hast du aber ganz viele Massenelemente in unterschiedlichen Entfernungen um dich herum. Du musst daher deren Gesamtgravitationswirkung aufsummieren. Und dabei zeigt sich, dass netto nur eine Gravitationskraft zum Erdmittelpunkt hin vorhanden ist, weil sich die Kräfte in alle anderen Richtungen gegenseitig aufheben.

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                            • #15
                              Ich bin zwar nur ein laie, also ich würde sagen der Stein pendelt eine weil hin und her, aber da die Masse der Erde nicht gleichmäßig verteilt ist, würde er irgendwann immer langsamer... Aber ich denke er würde nie stehen bleiben, er würde sich immer bewegen, wenn auch nur sehr langsam bzw. auf kurzen Abstand!
                              Wenn man jetzt noch den Mond, die Planeten, die Sonne und den ganzen anderen Kram im Sonnensystem berücksichtigt, fliegt der Stein irgendwann gegen eine der Wände!
                              Wissen ist Macht, weißt nichts macht nichts!

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