Kan de aarde langzamer draaien door de windmolens?

(Niet dat 't meetbaar is...)

Nee, maar het is in theorie zo, dus in de praktijk ook.

Alleen jammer dat de atmosfeer ook meedraait jongens..... :S

Nu lees ik goed wat je hier vertelt. Waar jij het over hebt is het behoud van impulsmoment. Maar die paar meter wat uitsteekt op de duizenden kilometers die de aarde dik is, is zo triviaal klein dat het in de verste verte niet meetbaar is. Zelfs niet een klein beetje.

Nope... 3e wet van newton. Actie, reactie, weet je? Men kan toch niet serieus bedoelen dat dit zou kunnen?? Theoretisch ONmogelijk...

Precies, derde wet van Newton. Actie is min reactie. Dat is precies de reden dat dit kan. Stel, aarde staat stil (even voor het gemak). Dan laten we alle windmolens heel hard linksom draaien. Door actie-reactie gaat daardoor de aarde rechtsom draaien. Heel langzaam natuurlijk vanwege de enorme massa, maar toch. Heb je bij natuurkunde nooit de proef gedaan met het fietswiel en de draaistoel? Dat gaat zo: je neemt een fietswiel waarvan de as aan beide kanten verlengd is, zodat je het goed kan vasthouden (aan de verlengde as). Je gaat op een draaistoel zitten, waarbij je het fietswiel horizontaal houdt (dus de as verticaal). Nu slinger je het fietswiel aan, zodat het linksom gaat draaien. En zie: jij gaat op je draaistoel rechtsom draaien. Derde wet van Newton, of behoud van draaimoment - hoe je het noemen wilt. Ik heb zelf gewerkt aan de standregeling van wetenschappelijke satellieten. Stel dat je die satelliet rechtsom wilt laten draaien, zodat de boordtelescoop een ander sterrenstelsel kan bestuderen. Hoe laat je zo'n satelliet draaien? Liever niet met stuurraketjes, want da's ten eerste een groffe methode, en kost ten tweede kostbare brandstof. Dus wat doe je: er is een vliegwiel aan boord. Dat laat je linksom draaien. Als gevolg gaat de satelliet, met telescoop en al, rechtsom draaien. Zodra de telescoop de gewenste stand heeft bereikt, stop je je vliegwiel, waardoor ook de satelliet (met telescoop) tot stilstand komt. Met een fietswiel op een draaistoel, en met een vliegwiel in een satelliet, werkt het prima. Dan moet het met windmolens en de aarde ook werken.

Je klinkt als een wetenschappelijk onderlegd persoon. Je zou dus moeten weten dat de derde wet van Newton zegt dat voor iedere actie is er een reactie met van gelijke waarde in de tegengestelde richting. Stel nu eens dat een windmolen stuwkracht überhaupt zou leveren, deze wordt immers door de lucht aangedreven, dan zou de stuwkracht de ene kant op een reactiekracht de andere kant op opwekken. Omdat een windmolen in evenwicht is met zijn omgeving (hij kiepert niet om) druk de aarde als het ware tegen de windmolen (en tegen de stuwkracht in). Derhalve is het onzin om te denken dat dit überhaupt zou kunnen. Nog even over de satellieten. Je hebt het over het gyroscopisch effect. Ook dit fenomeen is mij bekend. Maar volgens mij laten ze die vliegwielen gewoon lekker draaien. Als die gestopt zou worden, zou (vanwege behoud van impulsmoment) dat apparaat als een wilde gaan tollen. Ongewenst dus...

Ja, ik ben wetenschappelijk onderlegd. Ik heb Technische Natuurkunde gestudeerd aan de Universiteit Twente. En ik heb ruim tien jaar gewerkt aan standregelsystemen voor wetenschappelijke satellieten. We hebben het over verschillende krachten. Jij hebt het over de lucht die tegen de windmolen drukt, en daarmee (via de "steel" van de windmolen) tegen de aarde. Die kracht kan inderdaad niet leiden tot het sneller of langzamer gaan draaien van de aarde. Ik heb het over het roteren van de wieken van de windmolen. Het maakt daarbij niet uit of de wieken worden aangedreven door de lucht (normale situatie) of door een elektromotor (theoretische situatie, bedoeld als gedachtenexperiment als poging om de draaiïng van de aarde expres te beïnvloeden). Laten we voor het gemak de lucht irrelevant maken - dat kan door de wieken in de vaanstand te zetten, zodat ze niet door de lucht worden aangedreven, en zodat ze de lucht niet in beweging brengen als we de wieken middels een elektromotor aandrijven. Nu gebruiken we een elektromotor om de wieken zo snel mogelijk te laten roteren. Daarbij creëren we lokaal een draaimoment. Het totale draaimoment van wieken+aarde blijft constant. Dit impliceert dat de aarde een gelijk, maar tegengesteld gericht draaimoment krijgt. Ofwel: de draaisnelheid (en evt. -richting) van de aarde wordt beïnvloed. Zijn we het nu weer met elkaar eens?

Dan over de satellieten. Ik heb het *niet* over het gyroscopisch effect. Dat effect wordt gebruikt voor satellieten die altijd dezelfde kant op gericht moeten zijn, zoals communicatiesatellieten. Maar ik heb gewerkt aan wetenschappelijke satellieten, met een telescoop die juist niet continu in dezelfde richting moet kijken. Alle satellieten waaraan ik heb gewerkt (ISO, BeppoSAX en de binnenkort te lanceren Herschel en Planck) hebben vliegwielen. In principe staan die normaliter stil. Ze worden aangezet om de satelliet te draaien, en teruggebracht tot de oorspronkelijke snelheid (in principe nul) om de satelliet te stoppen zodra de gewenste positie is bereikt. In de praktijk blijven de vliegwielen wel altijd draaien, maar dat is niet vanwege het gyroscopische effect - dat effect is juist een nadeel. De enige reden om de vliegwielen toch te laten draaien is dat je rond de nuldoorgang (dus rond verandering van draairichting) niet-lineaire effecten hebt. Denk aan de interne wrijving die van richting verandert als de draairichting verandert. En erger nog: de zogenaamde stictie. Dat is de extra kracht die je nodig hebt om vanuit stilstand in beweging te komen. Probeer maar eens een tafel te verschuiven: je hebt extra kracht nodig om de tafel in beweging te krijgen; daarna volstaat minder kracht om de tafel in beweging te houden. De omloopbanen van deze satellieten liggen zo hoog, dat de satellieten geen last meer hebben van restatmosfeer. Daardoor is er geen stoorkracht die de satelliet als een wilde zou laten tollen, zoals je schrijft. Het ISS daarentegen zit in een lage baan - dat zou wel gaan tollen als er niet zou worden gecorrigeerd.

De uiterst geringe stoorkrachten die op onze zeer grote hoogtes nog aanwezig zijn, zouden zorgen voor een langzaam oplopende "tolling" van de satelliet. Dat wordt in eerste instantie opgevangen door een vliegwiel steeds sneller te laten draaien. Zo zorg je dat niet de satelliet, maar het vliegwiel langzaam gaat tollen. Als na verloop van tijd de snelheid van het vliegwiel te hoog wordt, moeten grovere middelen worden ingezet om van het opgeslagen impulsmoment af te komen. BeppoSAX zat nog in een lage omloopbaan. Die satelliet had grote elektromagneten aan boord. Een stroom, geleverd door de zonnepanelen, die door die elektromagneten wordt geleid, zorgt ervoor dat de satelliet zich kan afzetten tegen het aardmagnetische veld. Dat doe je dan zo dat, om dit te corrigeren middels het vliegwiel, dat vliegwiel moet worden afgeremd -- gewenste effect bereikt. Herschel en Planck vliegen veel te ver van de aarde om dit mogelijk te maken. Zij hebben stuwraketjes aan boord. Zodra een vliegwiel te snel draait, worden die even aangezet om het vliegwiel tot rust te kunnen brengen. Dat is echter zo grof, dat de hele satelliet ervan gaat schokken. De wetenschappelijke waarnemingen moeten dan even worden onderbroken.

(Sorry, ik had meerdere reacties nodig voor dit lange verhaal. Er blijkt een maximumlengte van 2500 tekens per reactie te zijn.)