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Dienstag, 24. September 2013

Einfluss der Corioliskraft auf ein Scharfschützen-Projektil

(English version) Vor einiger Zeit sah ich den Film Shooter (Wikipedia). Recht am Anfang wird über einen Schuss aus 1,5 km Entfernung gesprochen. Dabei wird auch erwähnt, dass bei diesem Schuss sogar die Corioliskraft eine Rolle spielt. Das will ich heute hier durchrechnen.

Zuerst eine kurze Einführung zum Thema Corioliskraft. Die Corioliskraft zählt zu den sogenannten Scheinkräften, welche in rotierenden Bezugssystemen auftritt. Die Kraft lässt sich recht einfach herleiten, indem man die Bewegungsgleichungen eines freien Teilchens in ein rotierendes Koordinatensystem transformiert (siehe dazu auch z.B. H.-R. Trebin, Theoretische Physik 1, Mechanik). Für meine Rechnung ist dies jedoch nicht vonnöten. Anschaulich erklärt tritt die Kraft auf, weil sich die Erde unter dem Geschoss weiterdreht.

Kommen wir zur Rechnung. Um eine maximale Wirkung der Corioliskraft zu haben gehe ich davon aus, dass der Schuss entlang eines Längengrades ausgeführt wird. Geht man von einem Breitengrad von etwa 45° aus, so ist das Ziel etwa 1 km weiter von der Rotationsachse der Erde entfernt, daher bewegt sich das Ziel senkrecht zur Flugbahn etwas schneller als das Projektil. Nun will ich diese beiden Geschwindigkeiten berechnen. Der Erd-Durchmesser ist etwa 12 730 km. Im 45. Breitengrad entspricht das einem Radius von ziemlich genau 4500 km, also einem Umfang von 28274 km. Das führt bei einer Umlaufzeit von 86400 Sekunden zu einer Geschwindigkeit von 327,245 m/s. Vergrößert sich der Radius nun um 1 km, so ist der neue Umfang 28281 km und die neue Geschwindigkeit 327,326 m/s. Das macht eine Differenz von 0,081 m/s.

Im Film wird von etwa 6-10 Sekunden Flugzeit gesprochen, das würde 0,5 bis 0,8 Metern Abweichung vom Ziel entsprechen. Ich persönlich schätze die Flugzeit jedoch etwas anders, ein Geschoss mit 1000 m/s braucht für die Strecke nur 1,5 Sekunden, das macht dann immerhin 12 cm aus (was bereits über Treffer oder nicht Treffer entscheiden kann).

12 Kommentare:

  1. Das im Film verwendete Geschoss vermutlich Cheytac .408 hat eine Flugdauer von 2.36 Sec auf 1500m (Geschosse werden durch Luftreibung gebremst daher ist eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 1000m/s zu hoch angesetzt) Der Effekt ist also tatsächlich noch größer

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  2. Wenn dem so ist, wie hoch ist die Abweichung eines 14stündigen Linienfluges von Berlin nach Kapstadt (10.000km)?

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  3. Der Abstand von Berlin nach Kapstadt bleibt doch gleich. Es geht um den unterschiedlichen Geschwindigkeiten, die durch den Unterschied im Umfang vorhanden sind.

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  4. Ihr redet alle einen Schmarrn daher. Bin selbst Sportschütze und ich hab mich auch mit der sogenannten Erdform auseinandergesetzt. Uhhhh, ein Flacherdler werden jetzt viele sagen, aber dem ist nicht so. Ich bin nur ein Gegner der Globustheorie, da diese nach Stunden der Recherchen sich selbst in Luft auflöst. Dazu braucht es aber einen offenen Geist um sich einer anderen Theorie überhaupt offen zeigen zu können. Und daran scheitern 99% der Menschen.
    Nun zurück zur angeblichen Corioliskraft: Gäbe es diese, würde vieles anders fliegen und fallen als wie es in Wirklichkeit ist.
    1. Jedes Geschoß fliegt in einem Bogen. Zuerst nach oben und dann fällt es.
    2. es gibt eine Schwerkraft, aber keine Gravitationskraft( die wie ein Magnet wirken soll), deshalb ist der Mensch noch in der Lage zu hüpfen. Dementsprechend müßte das Geschoß direkt nach unten gezogen, sprich zum Erdboden gezogen werden und wie ein Magnet an einer Eisenwand dann zu kleben. Alleine diese Tatsache, spricht gegen eine Gravitationskraft, die alles anzieht. Schmetterlinge und Seifenblasen widersprechen dieser Kraft. Also gibt es sie nicht.
    3. Das Geschoß wird durch die Luftreibung gebremst und dadurch verlangsamt, je weiter desto langsamer und desto weniger Kraft hat es dann um durchzuschlagen.

    Diese Corioliskraft ist eine Phantasiekraft, um die Unmöglichkeit eines Globus zu erklären, genauso wie die Unmöglichkeit, eines Alls mit Vakuum neben einer Athmosphäre ohne Barriere dazwischen zu haben.

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    1. Als Sportschütze schießt du allerdings nicht auf Entfernungen von 1,5 KM😉

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    2. Du postest "anonym" und zwar mit vollem Recht! Den Unsinn kann man nur ohne Namen verzapfen.

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    3. Sagt, er ist Sportschütze, hat aber keine Ahnung von Physik...

      1. Das Geschoss fällt die ganze Zeit. Es wird permanent durch die Gravitation beeinflusst. Der Grund für den "Bogen", den es in der Luft beschreibt, ist, dass der Lauf der Waffe ein wenig nach oben gerichtet ist. Dadurch wird das Projektil vorwärts und aufwärts beschleunigt, steigt kurz an und fällt dann — ganz normal, wie jedes Objekt, das einer Wurfparabel folgt — wieder nach unten. Das Ziel wird nur getroffen, weil man genau berechnet (bzw. einschießt), bei welcher Distanz die Flugbahn die Vesierlinie kreuzen.

      2. Gravitation erzeugt Schwerkraft (vgl. Englisch: gravity creates a force, called the force of gravity). Das die beiden Begriffe synonym benutzt werden liegt daran, dass der Alltagsmensch nunaml keine Fachsprache benutzt... Wenn du hüpfst, überwindest du die Kraft die dich zum Boden zieht. Du erzeugst einen Impuls entgegen der "Wirkrichtung" der dominanten Gravitatioinsquelle (die Erde). Dieser Impuls treibt dich mit mehr Kraft von der Erde weg, als die Schwerkraft zur Erde zieht. Ist die Energie hinter dem Impuls aufgebraucht fällst du wieder. (Definition der Gravitations("Schwer")kraft: Die Gravitationskraft (F) zwischen zwei Körpern ist gleich der Gravitationskonstante (G) multipliziert mit dem Produkt der beiden Massen (m₁ und m₂), geteilt durch das Quadrat des Abstands (r²) zwischen den Schwerpunkten dieser beiden Körper.)

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  5. Aaaalter……was rauchst Du und haste noch was übrig???

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  6. Wieso dreht sich die Erde unter der Kugel mit? Die kugel dreht sich doch auch mit wie alles auf der Erde?

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    1. Weil die lineare Geschwindigkeit von Objekten sich auf einer rotierenden Sphäre (was die Erde trotz der nicht 100%ig gleichmäßigen Krümmung effektiv ist) in abhängikeit von der Distanz zur Rotationsachse verändert. Schießt man z.B. vom Äquator nach Norden ist das Geschoss (etwas) schneller als wenn man zwei Kilometer Nördlich vom Äquator den gleichen Schuss nach Norden abfeuert, weil man (etwas) näher an der Rotationsachse der Erde ist. Die Impulserhaltung sorgt dafür, dass das Geschoss seine lineare Geschwindigkeit (mehr oder weniger) beibeält. Dadurch entsteht ein leichter Drift in Rotationsrichtung der Erde. Aus Nordrichtung zum Äquator geschossen ist das Projektil langsamer und die Abweichung ist engegengestzt.

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  7. Du kannst aber "mit" der Erddrehung schießen, oder aber auch entgegen dieser. Das ist schon ein großer Unterschied

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