Draait een helicopter met de aarde mee?

[DK]

Stel: Een helicopter stijgt net over de grens Duitsland - Nederland op in Duitsland. De piloot vliegt 'blind' op zijn instrumenten (Laten we er even vanuitgaan dat deze "ware" waarden geven; dus niet beinvloed door wind) en houdt daarbij de instrumenten voor horizontale en verticale snelheid in de gaten. Eenmaal opgestegen houdt de piloot deze instrumenten een uur lang op nul.

De vraag is: Bevindt de helicopter zich nu in Nederland?

Oftewel: Draait een "stilhangende" helicopter met de aarde mee of niet?

[VisionMaster]

Die heli blijft stationair boven de aarde hangen wat dat betreft, omdat het dezelfde omloop snelheid heeft en blijft houden.

[drooger]

Het is vrijwel hetzelfde als iemand gaat springen, gewoon recht omhoog, dan is hij toch ook niet ineens een paar meter verplaatst?

Wij draaien mee met de aarde, simpelste antwoord op het topic

[superduper]

drooger schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 10:36:
Het is vrijwel hetzelfde als iemand gaat springen, gewoon recht omhoog, dan is hij toch ook niet ineens een paar meter verplaatst?

Wij draaien mee met de aarde, simpelste antwoord op het topic

Jij kan óf heeel hoog springen, óf je denk dat de aarde iets sneller draait..

Met het antwoord ben ik het wel eens. Als je op het oppervlak staat heb je dezelfde rotatiesnelheid als de aarde. Als je zou springen neem je die mee, en kom je dus op dezelfde plek neer.

[Verwijderd]

Ik vermoed dat de zwaartekracht van de aarde de helicopter ook meetrekt in de draairichting

[Paul]

Dat is in weze dezelfde vraag als "waar komt mijn tennisbal terrecht als ik die in een vliegtuig op de grond (dek) laat vallen: recht voor je voeten en niet ergens in de staart van het vliegtuig

[Blacksnak]

superduper schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 10:48:
[...]
Met het antwoord ben ik het wel eens. Als je op het oppervlak staat heb je dezelfde rotatiesnelheid als de aarde. Als je zou springen neem je die mee, en kom je dus op dezelfde plek neer.

Inderdaad, maar blijf je die rotatiesnelheid dan ook voor bv. een uur houden?

[DK]

drooger schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 10:36:
Het is vrijwel hetzelfde als iemand gaat springen, gewoon recht omhoog, dan is hij toch ook niet ineens een paar meter verplaatst?

Dat is wel leuk, maar als je OP de aarde staat heb je dezelfde snelheid als de aarde. Spring je, dan heb je die snelheid in het begin nog steeds. (Vergelijk het met iets uit de auto gooien. Dat verplaatst zich in het begin ook nog met (ongeveer) de snelheid van de auto.)

Dus blijkbaar toch niet zo simpel he?

Ik denk zelf dat de helicopter wel meedraait maar als gevolg van de wind. Vergelijk dit met wanneer je een mixer in een bak water zet. Dan gaat het water eromheen ook draaien. De de lucht draait dus met de aarde mee, en DAARDOOR zal de helicopter meedraaien.

Maar wat als je deze factor elimineert? Dan nog steeds?

[HaaZ]

Anders gezegd: wat zou er voor zorgen dat je die rotatiesnelheid _niet_ zou houden? Dan is er iets nodig wat je naar stilstand brengt en dat is er niet.

[_the_crow_]

Blacksnak schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 10:50:
Inderdaad, maar blijf je die rotatiesnelheid dan ook voor bv. een uur houden?

Het enige wat je kan remmen is de weerstand, maar wind is in deze niet meegenomen volgens de TS. Dus tenzij er een andere remmende factor zou zijn, ga je door met dezelfde snelheid zeg maar.

[ Voor 14% gewijzigd door _the_crow_ op 26-10-2005 11:03 ]

[Cyphax]

DK schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 10:57:
[...]


Dat is wel leuk, maar als je OP de aarde staat heb je dezelfde snelheid als de aarde. Spring je, dan heb je die snelheid in het begin nog steeds. (Vergelijk het met iets uit de auto gooien. Dat verplaatst zich in het begin ook nog met (ongeveer) de snelheid van de auto.)

Dus blijkbaar toch niet zo simpel he?

Jouw massa heeft dezelfde snelheid toch dan in dit geval de aarde? En aangezien massa traag is duurt het langer om zoveel af te remmen dat je er wat van merkt dan de tijd die je in de lucht hangt? Is 't niet zoiets?

[Delerium]

Hypothetische vraag met praktisch antwoord. In principe zou in een perfect vacuum en optimale isolatie inderdaad een andere omlooptijd gaan gelden omdat je met dezelfde snelheid in een hogere baan een langere omlooptijd hebt.

In praktijk al die helicopter ergens anders zijn aangezien deze afhankelijk is van de wind: staat deze stil hangt de helecopter stil, waait het dan waait de helicopter gewoon mee.

[naftebakje]

Verwijderd schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 10:50:
Ik vermoed dat de zwaartekracht van de aarde de helicopter ook meetrekt in de draairichting

Het zwaartekrachtsveld wordt er mss wel van beinvloed, maar dit gaat om duizendsten van procenten. Dus je mag stellen dat de zwaartekracht perfect loodrecht naar beneden gaat, en geen enkel verband heeft met de draaiing van de aarde.

Antwoord: door de traagheid wil de helicopter (algemener: de massa) zich met de zelfde snelheid voortbewegen als het bezig was. De helicopter was bezig met meedraaien op het aardoppervlak, dus wil deze ook die draaiing aanhouden. Als je dus een windstil uur uitpikt, blijft die helicopter exact op dezelfde plaats hangen, de aarde onder hem is niet verdraaid, want hij draait zelf.

Om het beter te begrijpen: de aarde en de helicopter op de landingsplaats draaien allebei even snel, snelheidsverschil nul. Als je nu de draaiing van de aarde als nul anneemt (mag je doen zolang je de aarde en de helicopter vergelijkt, want ze starten op een vaste positie van elkaar, dat mag niet als je de helicopter zou vergelijken met de maan bijvoorbeeld), dan staan de aarde en de helicopter perfect stil. De helicopter stijgt perfect recht op, compenseert dus de zwaartekracht. Dus de rotor produceert een draagkracht, even groot maar tegengesteld aan de zwaartekracht. Aangezien deze 2 krachten allebei loodrecht staan op het aardoppervlak (mag je vlak beschouwen in een cirkel met 40km diameter), kan er geen horizontale verplaatsing gebeuren, enkel een verticale. En die sluit je uit met je beginvoorwaarden (geen wind => geen kracht => geen beweging mogelijk).

[superduper]

Verwijderd schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 10:50:
Ik vermoed dat de zwaartekracht van de aarde de helicopter ook meetrekt in de draairichting

Dat denk ik niet. Om nog maar een paar aannames op de stapel te gooien: de aarde is een (perfecte) bol en de zwaartekracht is naar het centrum gericht en heeft dus geen horzontale component. Die zou dus constant naar beneden zijn gericht.

/edit: iets te lang wezen koffiedrinken

[ Voor 5% gewijzigd door superduper op 26-10-2005 11:39 ]

[drooger]

Jij kan óf heeel hoog springen, óf je denk dat de aarde iets sneller draait.

Als ik me niet vergis(hoop ik ook niet), draait de aarde rond in +- 24 uur. Als je nagaat dat de aarde dik tienduizenden km. omtrek heeft, en je springt ongeveer 1 seconde... ligt het nou aan mij, of zou je dan als je zelf niet beweegt, maar de aarde wel, dat je dan een paar meter verplaatst bent..?

Dat voorbeeld dat je iets gooit vanaf een bewegende trein of vliegtuig, dat is ook gebruikt bij de nationale wetenschapstest...

In principe als je een bal vanaf een trein rijdt, dan heeft de snelheid van de trein geen invloed op de bal, dus het is neit zo dat als je met de zelfde snelheid als de trein(als dat kan) gooit, dat de bal in de lucht blijft hangen en dan neervalt...

[Voutloos]

drooger schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 12:04:
In principe als je een bal vanaf een trein rijdt, dan heeft de snelheid van de trein geen invloed op de bal, dus het is neit zo dat als je met de zelfde snelheid als de trein(als dat kan) gooit, dat de bal in de lucht blijft hangen en dan neervalt...

Sorry, maar dan heb je het antwoord van de wetenschapsquiz totaal niet begrepen.

[Confusion]

DK schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 10:57:
Ik denk zelf dat de helicopter wel meedraait maar als gevolg van de wind.

Welke wind? Er is juist geen wind omdat de luchtlaag om de aarde even hard als de aarde draait. Anders zou je door windvlagen van zo'n 1700 km/u worden weggeblazen op het aardoppervlak. De aarde neemt de lucht mee en de lucht de helicopter. Er is geen wind.

[Varienaja]

De helikopter houdt natuurlijk de omloopsnelheid van de aarde vast. Alleen wel de omloopsnelheid op 'zeeniveau'. Hoog in de lucht is de omloopsnelheid van de aarde hoger, omdat de afstand tot het midden van de aarde daar groter is.

Doorgaans zijn de snelheidsverschillen zodanig klein dat alleen de wind al veel meer invloed heeft, maar bij de luchtvaart houden ze hier serieus rekening mee: Wanneer je namelijk met een vliegtuig van de noordpool naar de evenaar vliegt neemt de omloopsnelheid van de aarde ook enorm toe. Als je vanuit de noordpool recht naar het zuiden wilt vliegen moet je corrigeren voor de toename van de omloopsnelheid, omdat je anders naar het oosten afwijkt.

[Voutloos]

Varienaja schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 12:22:
De helikopter houdt natuurlijk de omloopsnelheid van de aarde vast. Alleen wel de omloopsnelheid op 'zeeniveau'. Hoog in de lucht is de omloopsnelheid van de aarde hoger, omdat de afstand tot het midden van de aarde daar groter is.

Maar de hoeksnelheid is hetzelfde, dus (als wind verwaarloosd wordt) blijf je boven hetzelfde punt.

[superduper]

drooger schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 12:04:
[...]


Als ik me niet vergis(hoop ik ook niet), draait de aarde rond in +- 24 uur. Als je nagaat dat de aarde dik tienduizenden km. omtrek heeft, en je springt ongeveer 1 seconde... ligt het nou aan mij, of zou je dan als je zelf niet beweegt, maar de aarde wel, dat je dan een paar meter verplaatst bent..?.

Yep, you're right. Zat even niet op te letten en had het onderschat. My bad. Sterker nog het gaat zelfs verotte snel: op de evenaar met een omtrek van 40.000 km ben je na 1 sec een dikke 450m verderop. Flats met je gezicht in een flatgebouw

[mvds]

Paul Nieuwkamp schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 10:50:
Dat is in weze dezelfde vraag als "waar komt mijn tennisbal terrecht als ik die in een vliegtuig op de grond (dek) laat vallen: recht voor je voeten en niet ergens in de staart van het vliegtuig

Dat komt omdat de afstand te klein is Zou je een bal laten vallen vanuit een vliegend vliegtuig dan komt die niet neer op de plek waar de bal boven is losgelaten, en ook niet recht onder het vliegtuig als deze gewoon rechtdoor vliegt... De bal zal door wrijving worden afgeremd en uiteindelijk niet meer dezelfde horizontale snelheid hebben als het vliegtuiig...

Maar eigenlijk is dit helemaal niet dezelfde vraag als in de TS

Als de helicopter boven dezelfde plek blijft hangen, draait ie dus idd mee met de aarde ja Heel simpel. Als de instrumenten 0 aangeven, dan hang ie dus stil boven dezelfde plek, en draait ie dus ook mee

[Paul]

Ik zeg ook niet dat je die bal uit dat vliegtuig moet gooien, maar dat je hem los moet laten _in_ dat vliegtuig
Als je een bak maakt van 10km hoog en die bak met (zeg) 800km/uur in een rechte lijn over het aardoppervlak zou bewegen dan komt die bal wel loodrecht onder de plaats waar je hem losliet neer (tov die bak, niet van de grond)..

Gooi je hem uit een vliegtuig dan krijg je een mooie (bijna) parabool (de horizontale eindsnelheid van 0 en de (steeds groter (vertikaal) en kleiner (horizontaal) wordende) luchtweerstand verpesten dit ) vanaf de grond gezien. Vanuit het vliegtuig zie je die bal steeds kleiner worden en naar achteren gaan

[GlowMouse]

Je zou moeten kijken in het stelsel van de roterende aarde. Je hebt dan te maken met schijnkrachten. Zolang de helikopter op de grond staat, is er een schijnkracht naar buiten van w²r, die teniet wordt gedaan door de zwaartekracht. In horizontale richting werken dan nog geen krachten. Zodra de helicopter opstijgt, ondervindt hij direct een coriolisversnelling van 2*w*v loodrecht op zijn bewegingsrichting. Als hij rechtop opstijgt, en hij niet corrigeert voor die versnelling, wordt hij dus in horizontale richting versneld. Door die versnelling heeft hij een andere snelheid dan de Aarde, zodat de Aarde onder hem wegdraait (zolang hij niet corrigeert).

[mvds]

Pfff, jullie doen het er gewoon om om alles moeilijker te laten lijken dan het is hier in W&L he?

Het is maar net wat het inhoud als de instrumenten 0 aangeven...

[Rey Nemaattori]

superduper schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 10:48:
Jij kan óf heeel hoog springen, óf je denk dat de aarde iets sneller draait..

Met het antwoord ben ik het wel eens. Als je op het oppervlak staat heb je dezelfde rotatiesnelheid als de aarde. Als je zou springen neem je die mee, en kom je dus op dezelfde plek neer.

De aarde draat op de evenaar met een snelheid van 462m/s(ie dat is dus de snelheid die je hebt als je rond de evenaar staat) zou je recht omhoog springen, blijft je draaisnelheid gelijk echter de baan wordt groter, dus verplaats je een stukje...dit verschil is zooo miniem dat je het pas merkt als je tot vele grote hoogten kan springen. Zou ik een kogel recht omhoog afvuren in een vacuum, zou deze naast mij neer komen(ergens) omdat heel even, zijn omloop baan enkele kilometers groter is in diameter, echter zijn snelheid blijft gelijk.

[ Voor 7% gewijzigd door Rey Nemaattori op 26-10-2005 13:52 ]

[drooger]

Sorry, maar dan heb je het antwoord van de wetenschapsquiz totaal niet begrepen.

Ik hoop dat je ziet dat ik er een NIET in de zin had staan, als ik het alsnog verkeerd heb, zeg dan ook hoe het dan wel is.

[Voutloos]

drooger schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 19:37:
[...]
Ik hoop dat je ziet dat ik er een NIET in de zin had staan, als ik het alsnog verkeerd heb, zeg dan ook hoe het dan wel is.

In principe als je een bal vanaf een trein rijdt, dan heeft de snelheid van de trein geen invloed op de bal, dus het is neit zo dat als je met de zelfde snelheid als de trein(als dat kan) gooit, dat de bal in de lucht blijft hangen en dan neervalt...

Het begin van die zin loopt niet lekker, maar de snelheid van de trein heeft gewoon wel invloed op de werper+bal tot het moment dat hij de bal tijdens zijn gooibeweging loslaat. Elke snelheid is relatief. De bal wordt gegooid vanaf de werper (die even snel als de trein gaat). De trein heeft een snelheid tov het spoor.
Als je zegt dat de snelheid van een trein niet uitmaakt, moet je eens bedenken of je liever uit een rijdende of stilstaande trein stapt. Ik zou het wel weten.

[ Voor 3% gewijzigd door Voutloos op 26-10-2005 21:15 ]

[Verwijderd]

dan is die nog steeds boven hetzelfde stuk grond (niet dezelfde plek in ruimte/tijd ) de instrumenten voor snelheid meet namelijk de frontale luchtdruk, en de hoogte de omliggende luchtdruk ; aangezien de wind (bijna) net zo hard met de aarde meedraait blijf je boven hetzelfde stuk grond vliegen (aangenomen dat het perfect "windstil" is)
Ligt er ook nog eens aan hoe hoog ie vliegt, op hogere hoogte heeft de lucht een grotere traagheid dan de onderliggende lucht.


Ander grappig iets is dat een helicopter boven de evenaar iets anders moet compenseren dan 1tje eronder. (omdat de aarde rond is is ie op het middelste gedeelte het breedst, hier waait de wind dus ook mee met de aarde maar dus ook sneller ten opzichte van erboven/eronder)

Klein proefje : - vul een bak met water
- maak een gat onderin
kijk welke kant het water opdraait ( http://en.wikipedia.org/wiki/Coriolis_effect )

[GlowMouse]

Verwijderd schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 21:38:
Klein proefje : - vul een bak met water
- maak een gat onderin
kijk welke kant het water opdraait ( http://en.wikipedia.org/wiki/Coriolis_effect )

Grappig, op de link die je geeft staat:

People often ask whether the Coriolis effect determines the direction in which bathtubs or toilets drain, and whether water always drains in one direction in the Northern Hemisphere, and in the other direction in the Southern Hemisphere. The answer is almost always no.

Je kunt beter naar hoge/lage drukgebieden kijken op weerkaarten, en hoe wolken daar omheen cirkelen.

[superduper]

GlowMouse schreef op woensdag 26 oktober 2005 @ 23:10:
[...]

Grappig, op de link die je geeft staat:

[...]

Je kunt beter naar hoge/lage drukgebieden kijken op weerkaarten, en hoe wolken daar omheen cirkelen.

Dit effect is al merkbaar omkeerbaar als je 30m van de evenaar staat. Loop naar de 'overkant' en het water draait 'andersom'. Doet het altijd blijkbaar leuk bij de toeristen want zo heb ik het ook geleerd. Achterliggende theorie werd er overigens niet bijverteld...

[drooger]

Vraag 15: Een trein rijdt tijdens het passeren van een station met vijftig kilometer per uur van het begin naar het eind van een perron van honderd meter. Halverwege schiet je een tennisbal met vijftig kilometer per uur naar achteren vanaf de achterkant van het laatste rijtuig. Waar komt die bal terecht?


A. Rond het begin van het perron.

B. Rond het midden van het perron.

C. Rond het eind van het perron.

15) Trein
B, de tennisbal die je van de trein wegschiet, komt in het midden van het perron terecht. De netto snelheid van de bal na afschieten is nul kilometer per uur, want vijftig kilometer per uur vooruit en vijftig kilometer per uur achteruit. Iemand op het perron ziet de bal recht naar beneden vallen. Overigens moet de bal wel door de slipstream vlak achter de trein. Waarschijnlijk valt de bal dan ook niet precies in het midden van het perron, maar iets meer in de richting van de trein.

Mijn fout, zat idd verkeerd

[Confusion]

superduper schreef op donderdag 27 oktober 2005 @ 10:11:
Dit effect is al merkbaar omkeerbaar als je 30m van de evenaar staat. Loop naar de 'overkant' en het water draait 'andersom'. Doet het altijd blijkbaar leuk bij de toeristen want zo heb ik het ook geleerd. Achterliggende theorie werd er overigens niet bijverteld...

Dat is omdat ze toeristen daar belazeren. Al in 1968 heeft iemand in Nature over deze urban legend gepubliceerd, om er voor eens en altijd een eind aan te maken. In badkuipen en gootstenen wordt de draairichting bepaald door de vorm van de bak, de overgebleven draairichting van het water door instroming, de vorm van het putje, etc. De Coriolis kracht is op die schaal volledig verwaarloosbaar. Als je het bestaan van de Coriolis kracht op zo'n kleine schaal wilt aantonen, dan heb je vloeibaar Helium nodig en dan nog moet je goed je best doen om het te meten.

Dit doet niets af aan het feit dat atmosferische stromingen en zeestromen wel degelijk sterk door de Coriolis kracht beinvloedt worden. Het toverwoord is schaal.

Als je het niet gelooft, doe dan het experiment.

[ Voor 3% gewijzigd door Confusion op 27-10-2005 13:33 ]

[mrClass]

Relativiteit.. Probeer dit eens met licht? dan is het weer compleet anders. De helikopter blijft overgens gewoon op dezelfde positie ten opzichte van de aarde.

[Robbbert]

De snelheidsmeter meet de snelheid van de lucht. Als er geen wind is blijft de heli dus op dezelfde plaats als de lucht. Als het niet waait blijft de heli op dezelfde plaats. Door de draaiing van de aarde zouden opstijgende objecten langzaam kunnen verplaatsen, maar de lucht mag niet verplaatsen ten opzichte van de aarde (omdat je anders wind hebt) en omdat de heli zich niet mag verplaatsen ten opzichte van de lucht zal hij dus niet van plaats veranderen. Als er geen lucht zou zijn dan zou hij dus wel verplaatsen.

[Opi]

Aangezien de TS relatief vaag blijft op het gebied van 'op instrumenten' vliegen, kan wellicht opgemerkt worden dat het INS (intertial navigation system) ook problemen kan veroorzaken. Dit systeem maakt gebruik van gyroscopen. Deze ondervinden als gevolg van de draaiing van de aarde hinder van (apparent) drift. De observeerder zal hiervoor gaan corrigeren, waardoor de positie van de helikopter verandert.

[dkrijgsman]

Naar de helikopter kijkenende heb je verschillende situaties
(hierbij simplificeer ik de aarde als een schijf)

1: Hij staat nog op de grond
Nu heeft het zwaarte punt van de helikopter een snelheid normaal aan het aardoppervlak (ω*r),
een hoek snelheid (ω) en een versnelling loodrecht op het aardopper vlak (ω*r^2)(De zwaartekracht zorgt voor deze versnelling)


2: Hij stijgt op
De rotor zorgt voor een extra versnelling (a_o) loodrecht op het aardopper vlak (maar de twee loodrechte snelheiden samen blijven naar de aardas gericht).
In vullen van de dynamica formule (vector vergelijking):
a_a=a_o+αXr_h/a+ωX(ωXr^h/a)+2ωXv_rel
Dit leverd dus een versnelling normaal aan het oppervlak van 2ω*v_rel (de Coriolis versnelling)
en een versnelling lood recht op het normaal oppervlak a_o-ω^2r^h/a

De coriolis versnelling zorgt er dus voor dat je een sneleid van 0 houd t.o.v. de aarda. Dit is natuurlijk aangenomen, dat de lucht voor geen weerstand zorgt.