Gravitation und Drehimpuls

Wenn sich eine Masse mit konstanter Geschwindigkeit auf eine größere Masse zubewegt, werden sie voneinander angezogen, so dass sich die kleinere Masse mit der gleichen Geschwindigkeit wie zuvor um die größere Masse dreht.

Wenn jedoch der obige Fall zutrifft, wird der Gesamtdrehimpuls des Systems von null auf ungleich null ansteigen. Dies ist eindeutig ein Verstoß gegen die Erhaltung des Drehimpulses.

Bearbeiten: Wenn ich darüber spreche, meine ich nicht, dass sich zwei Massen aufeinander zu bewegen. Ich meine zum Beispiel, es gibt einen stationären Planeten und eine Masse wie ein Asteroid bewegt sich horizontal mit konstanter Geschwindigkeit über dem Planeten. Der Asteroid bewegt sich am Planeten vorbei, ohne ihn zu berühren. Dieser Asteroid wird dann von der Gravitationskraft des Planeten angezogen, was zu einer Drehrichtung führt und beginnt, sich um den Planeten zu drehen. Das ist nur hypothetisch und ich sehe nicht ein, wie das unmöglich sein soll.

Der obige Fall ist jedoch nicht wahr. :-)
Sie sagen: "Wenn der obige Fall wahr ist ..." Woher wissen Sie, dass Ihre 1. Aussage wahr ist?
+1, um Downvotes aufzuheben. Es ist wahr, dass die Frage auf einer falschen Prämisse basiert, aber für einen Anfänger ist es nicht offensichtlich, dass die Prämisse falsch ist oder warum sie es sein sollte. Eine gute pädagogische Antwort wäre eine wertvolle Sache für die Website. Die Frage ist tatsächlich ziemlich scharfsinnig, da der Fragesteller einen Konflikt zwischen seiner Intuition und dem physikalischen Gesetz bemerkt hat.

Antworten (1)

Zunächst ist es wichtig, das Szenario zu klären. Wenn zwei Massen unabhängig von ihrer Größe voneinander angezogen werden, zeigt der Gravitationskraft- (und damit Beschleunigungs-) Vektor, der auf beide einwirkt, in die Richtung der anderen. Sitzen zwei Massen bewegungslos in einem Vakuum, würden sie in gerader Linie aufeinander zubeschleunigen, bis sie kollidieren.

Damit Massen in eine Umlaufbahn fallen können, müssen sie eine Geschwindigkeitskomponente haben, die senkrecht zu ihrem Gravitationsbeschleunigungsvektor ist. Die Gesamtgeschwindigkeit jeder Masse zu jedem Zeitpunkt ist die Summe ihrer Geschwindigkeit in Richtung ihrer Beschleunigung (d. h. in Richtung der anderen Masse) und ihrer senkrechten Komponente. Es ist die senkrechte Komponente ihrer Geschwindigkeiten, die dem System seinen Drehimpuls gibt. Die Massen kreisen um einen Punkt zwischen ihren beiden Zentren.

In dem Szenario, das Sie beschreiben, beginnt und endet das System also mit demselben Drehimpuls ungleich Null.