10 Gravitation. Planet. Aphel. Perihel Sonne. W. Stark; Berufliche Oberschule Freising

Ähnliche Dokumente
Mögliche Lösung. Erde und Mond

Gravitation - Einführung

Aufgaben Ladungen im elektr. und mag. Feld

1.1 Berechne den Betrag der elektrischen Kraft zwischen Atomkern und Elektron bei einem. 1, kg 9, kg FGr G G 6,673 10

Mechanik/1 Gravitation

Coulomb, el. Feld, Potenzial. - Lösungen -

Kettenkarussell I. Mögliche Lösung

Fachhochschulreifeprüfung an Fachoberschulen und Berufsoberschulen 2003 (Bayern) Physik: Aufgabe III

3. Dynamik. 3.1 Axiome F 2 F Schwere und träge Masse. Die Dynamik befasst sich mit den Ursachen der Bewegung.

Übung 1: Mechanik der Flüssigkeiten und Gase

Rotation starrer Körper

Schaltwerke. e = 0 z. e = 0 1 z. z neu. z = z = z???? z(t + ) = z neu = z(t) Schaltnetze und Schaltwerke

Aufgabe 15 Kurbeltrieb eines Motorradmotors

Das Umlaufintegral der magnetischen Feldstärke ist gleich der Summe der vorzeichenbehafteten Stromstärken der vom Integrationsweg umfassten Ströme.

1 Grundwissen Mechanik Newtons

6. Gravitation. m s. r r. G = Nm 2 /kg 2. Beispiel: Mond. r M = 1738 km

8. Dynamik der Drehbewegungen

Inhalt der Vorlesung A1

7 Arbeit, Energie, Leistung

Rechnen mit Vektoren im RUN- Menü

Geben Sie eine Gleichung der Ebene E in Parameterform an.

Einführung in die Physik I. Dynamik des Massenpunkts (2) O. von der Lühe und U. Landgraf

Die Lagrangepunkte im System Erde-Mond

Aufgaben Radialkraft

Illustrierende Aufgaben zum LehrplanPLUS. Kunststöße

Der Stein müsste aus einer Höhe von etwa 5892 m fallen.

Inhalt der Vorlesung Experimentalphysik I

Olaf Fischer. Astro Mathematik, Astro - Informatik Kompetenzen (Wissen und Erkenntnisgewinnung), Unterrichtsmittel

Das Ski-Rental-Problem

IV. Elektrizität und Magnetismus

Abschlussprüfung Berufliche Oberschule 2011 Physik 12 Technik - Aufgabe II - Lösung

Musteraufgaben zum Mathematikwettbewerb der Einführungsphase 2014 am

Felder. ein unterrichtsbegleitendes Scriptum

Beispiellösungen zu Blatt 84

5. Gravitation Drehimpuls und Drehmoment. Mechanik Gravitation

zentral auf einen 5,0 kg schweren Block, der a) Wie weit wird die an einer Wand befestigte Feder dadurch zusammengedrückt?

Aufgaben zum Impuls

Aufgaben zu Kräften zwischen Ladungen

km km km m h h h s = 20 = 5, 56 Sie fliegen in einem Flugzeug in 2000 m Höhe. Unglücklicherweise fallen Sie heraus.

Gravitationsgesetz. Name. d in km m in kg Chaldene 4 7, Callirrhoe 9 8, Ananke 28 3, Sinope 38 7, Carme 46 1,

Abstand von 4,5 cm von der Mitte. Wie groß ist die Bahngeschwindigkeit eines Punktes in diesem Abstand? (in km/h)

Fourieranalyse Digitalisierung von Signalen lineare zeitinvariante Systeme (LTI-Systeme) digitale Filter adaptive Filter

EP-Vorlesung #5. 5. Vorlesung EP

[ M ] = 1 Nm Kraft und Drehmoment

2. Klausur Physik Leistungskurs Klasse Dauer. 90 min. Name:... Teil 1 Hilfsmittel: alles verboten

Inhalt: Prof. Dr.-Ing. Barbara Hippauf Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes; Physik, WS 2015/2016

3.3. Aufgaben zur Magnetostatik

Physik - Gravitation. 8.1 Weltbilder. Ptolemaios: Geozentrisches Weltbild (Modell mit Epizyklen) R. Girwidz 1. R. Girwidz 2

Parameter-Identifikation einer Gleichstrom-Maschine

An welche Stichwörter von der letzten Vorlesung können Sie sich noch erinnern?

HTL Kapfenberg Gravitation Seite 1 von 7. Gravitation

Impulserhaltung ================================================================== 1. v 1

Hauptprüfung 2009 Aufgabe 4

An welchen Wirkungen können wir Kräfte erkennen? Ergebnis Verformung, Beschleunigung, abbremsen, Bewegungsrichtung ändern.

1. Ein Rammklotz vom 500 kg wird durch eine Antriebsmaschine in 4 s auf 1.5 m Höhe gehoben. Welche Arbeit verrichtet die Maschine?

Inhalt der Vorlesung Experimentalphysik I

6. Arbeit, Energie, Leistung

Regiomontanus - Gymnasium Haßfurt - Grundwissen Mathematik Jahrgangsstufe 9

Abschlussprüfung Berufliche Oberschule 2014 Physik 12 Technik - Aufgabe I - Lösung

Von Kepler zu Hamilton und Newton

Geschwindigkeit v = kurz:

Dreht sich die Erde? Foucaultsches Pendel

Definition: Die Bewegung eines Körpers, die sich in festen Zeitabständen wiederholt und symmetrisch zu einer Ruhelage abläuft heißt Schwingung.

1. Schulaufgabe aus der Physik * Klasse 10d * * Gruppe A

Elektrostatik. Arbeit und potenzielle Energie

a) Berechne die Geschwindigkeit des Wagens im höchsten Punkt der Bahn.

zu beschleunigen. 1 N ist etwa die Gewichtskraft einer Tafel Schokolade (100 g) auf der Erde.

Klausur 2 Kurs Ph11 Physik Lk

Physik GK ph1, 2. Kursarbeit Rotation und Gravitation Lösung ). Außerdem haben beide Porsche die gleiche Masse

5. Vorlesung EP. f) Scheinkräfte 3. Arbeit, Leistung, Energie und Stöße

Prof. Liedl Lösung Blatt 8. Übungen zur Vorlesung PN1. Lösung zum Übungsblatt 8. Besprochen am

Wagen wird als Massepunkt aufgefasst, von der Reibung ist abzusehen.

49 Uneigentliche Integrale

Von Kepler III zu Kepler III

8. Bewegte Bezugssysteme

PHYSIK Geradlinige Bewegungen 3

Tempel 1 wir landen auf einem Kometenkern

Physik I Übung 3 - Lösungshinweise

{ } e r. v dv C 1. g R. dr dt. dv dr. dv dr v. dv dt G M. 2 v 2. F (r) r 2 e r. r 2. (g nicht const.)

Abitur - Grundkurs Physik. Sachsen-Anhalt 2008

mit dem Betrag v 0 Die Anordnung befindet sich im Vakuum. Die auf die Ionen wirkenden Gravitationskräfte sind vernachlässigbar klein.

Dynamik. Einführung. Größen und ihre Einheiten. Kraft. Basiswissen > Grundlagen > Dynamik [N] 1 N = 1 kg m.

Lösung V Veröentlicht:

Experimentalphysik II TU Dortmund SS2012 Shaukat. TU - Dortmund. de Kapitel 1

Kapitel 5: Koordination der Personalführung im Führungssystem

Grundkurs Physik 2. Klausur Thema: Bewegte Ladungen in Feldern

= 7,0 kg), der sich in der Höhe h = 7,5 m über B befindet, ist durch ein Seil mit dem Körper K 2

Physik LK 11, 2. Klausur Energie, Leistung, Impuls, Rotation Lösung Learjet 60

2.1 Das Zeit-Ort-Gesetz der geradlinig gleichförmigen Bewegung

Grundlagen der Physik Lerneinheit 3. Einführung in die Mechanik

Mechanik Kinematik des Punktes

Die Inhalte des Studiums zum Bachelor of Arts bzw. zum Master of Arts ergeben sich gemäß den Anlagen 1 und 2 zu dieser Studienordnung.

PHYSIK Wurfbewegungen 1

Physik und Umwelt I Lösungen der Übungen Nr. 4. Die Masse des gesamten Zuges ist: m = kg. Seine Geschwindigkeit v beträgt: folgt:

Physik-Übung * Jahrgangsstufe 8 * Herleitung einer Formel für die Spannenergie

Graphische Datenverarbeitung

1. MECHANISCHE ENERGIE

2.12 Kurvenparametrisierung

10 Gravitation. Vorbereitungsseminar zur Klausur Dienstag Klausur zur Vorlesung Dienstag

BASISGRÖßEN VORSÄTZE DER EINHEITEN

Transkript:

0 Gavitation 0. Da geozentiche Weltbild: Aitotele (4- v. Ch.) entwickelte die phäentheoie. Danach uchließen die fete de de Reihe nach die phäen de Wae, de Luft, de Feue, de onde, de eku, de Venu, de onne, de a, de Jupite, de atun und de Fitene. Dabei dehen ich die phäen von onne ond und Planeten einal täglich auf eine feten Keibahn und it kontante Gechwindigkeit u eine fete Ache. (Poble: Planetenbewegungen konnten o nicht hineichend eklät weden.) Ptoleäu (5-0 n. Ch.) chuf die pizykeltheoie. Dabei bewegen ich die Planeten auf Keien ( pizykeln ), deen ittelpunkte auf Keibahnen ( Defeenten ) liegen. ycho Bahe (54-0) it de letzte bedeutende Vefechte de geozentichen Weltbild. 0. Da heliozentiche Weltbild: De giechiche Philooph Aitach (0 v. Ch.) hatte die evolutionäe Idee, da die onne de ittelpunkt de Weltyte it und die de ich u die onne bewegt. ( gelangen ih auch Abchätzungen übe die ntfenung- und Gößenvehältnie von de, ond und onne) Nikolau Kopeniku (47-54) hat da heliozentiche Weltbild neu begündet. Die Becheibung de Planetenbewegung wude daduch tak veeinfacht. otzde hechte zwichen Rechnung und Beobachtung keine Übeeintiung. Johanne Keple (57-0) wetete die eegebnie von ycho Bahe bezüglich de abahn au und folgete, da ich de a auf eine llipenbahn u die onne bewegt. De weiteen folgete e noch weitee Geetzäßigkeiten (iehe päte) Newton fand da Gundgeetz, da die Dynaik de Hielbewegung eklät. Galileo Galilei (54-4) konnte it Hilfe eine Beobachtungen (duch ein Fenoh) da heliozentiche Weltbild tützen und weitee Hielentdeckungen achen (Jupiteond, Phaenwechel de Venu). Die katholiche Kiche kannte da heliozentiche Weltbild et i Jahe 99 an. 0. Die Keple chen Geetze. Keple che Geetz: Die Planetenbahnen bewegen ich auf llipen, in deen geeinaen Bennpunkt die onne teht. Planet Peihel onne Aphel W. tak; Beufliche Obechule Feiing www.etetak.de

. Keple che Geetz: De von de onne zu Planeten gezogene Otvekto übeteicht in gleichen Zeiten gleich Flächen. (Flächenatz) Folgeung: I onnennächten Punkt (Peihel) bewegt ich ein Planet chnelle al i onnenfenten Bahnpunkt (Aphel) Planet t onne t. Keple che Geetz: Die Quadate de Ulaufzeiten zweie Planeten vehalten ich wie die ditten Potenzen de goßen Bahnhalbachen. a C Keplekontante a a a a Planet onne Planet a Beechne die Keplekontante fü da yte onne-de und da yte de-ond! onne-de: 5, d ; A 49, 0 k de-ond: 7, d ; 5, 400 9 9 C,97 0 49, 0 5,4 0 k 7,4 00 4 C 9, 0,4 0 W. tak; Beufliche Obechule Feiing www.etetak.de

Aufgaben:. Übepüfe die Gültigkeit de. Keple chen Geetze anhand de Daten folgende abelle eku Venu de a Jupite Ulaufzeit in d 7,97 4,70 5,,9 4,7 Radiu in 0 k 57,9 0, 49, 7,94 77, C in 0 9 Die Keplekontante C it fü alle Planeten in unee onnenyte gleich goß.. Beechne die Ulaufdaue de atun, wenn deen ittlee Bahnadiu 9,54 A betägt. ( A Atonoiche inheit it die ntfenung de de von de onne und betägt 49, 0 k ). Beechne die Bahngechwindigkeit de Pluto, wenn eine Ulaufdaue 4 a betägt. W. tak; Beufliche Obechule Feiing www.etetak.de

0.4 Da Gavitationgeetz Betachtet an nun die Bewegung de de u die onne und idealiiet deen Bahn nahezu al Keibahn, o wikt auf die de eine Zentipetalkaft. gilt alo: 4 FZ Fü die Ulaufdaue folgt au de. Keple chen Geetz: it etzt an in ein, o folgt: C C 4 4 4 Z C C F Diee Kaft wid alo vo Zentalgetin (onne) auf den ukeienden Köpe (de) augeübt. Nach de. Newton chen Geetz übt abe diee eine ebeno goße, abe entgegengeichtete Kaft auf da Zentalgetin au. Daau chlo Newton, da in de Gleichung de Kaft auch die ae de Zentalgetin enthalten ein u. Dazu eweitet an die echte eite de Gleichung it de ae de Zentalgetin. F 4 Z C Da die Zentipetalkaft bei de Planetenbewegung und die Kaft, die einen fallenden tein bechleunigt die gleich Uache haben (beide Köpe ziehen ich auf Gund de Wechelwikungpinzip gegeneitig an), nennt an diee Kaft auch Gavitationkaft F G. gilt: F G G (Gavitationgeetz von Newton ()) 4 it de Gavitationkontanten G,7 0 C kg t 70 Jahe nach Newton od konnte Heny Cavendih (7-0) i Jah 79 epeientell die Gavitationkontante eitteln. (Cavendih-Dehwaage) Newton beechnete alleding zunächt die Zentalbechleunigung a de onde auf eine Bahn u die de. 4 9 4 a 0,440 0, 70 7, 400 Da it abe geade de 00te eil de Fallbechleunigung, alo g a g g g g 00 00 00 0 W. tak; Beufliche Obechule Feiing www.etetak.de 4

dabei it de ittlee Abtand de-ond. oit folgt: F a g g Alo: F wa auch i Gavitationgeetz chon gilt. Veallgeeineung de Gavitationgeetze auf beliebige aen und i Abtand ( it dabei de ittelpunktabtand de Köpe it den aen und ) F G F G o F it die Kaft de ae auf die ae. F it die Kaft de ae auf die ae (Gegenkaft). 0.5 Anwendung de Gavitationgeetze 0.5. Beechnung de ae und de ittleen Dichte de de Nachde Cavendih die Gavitationkontante G betit hatte, konnte e auch die dae beechnen. Die Gewichtkaft eine beliebigen Köpe auf de de it gleich de Gavitationkaft, it de die de dieen Köpe auf de dobefläche anzieht. Da die de al aenpunkt betachtet wid, it de dadiu de Abtand beide Köpe. gilt: Gewichtkaft Gavitationkaft g G g 9,,7 0 4 5,97 0 kg G,7 0 kg Beechnung de ittleen Dichte: 4 5,97 0 kg kg 5,50 5,5 4 V 4,7 0 kg d W. tak; Beufliche Obechule Feiing www.etetak.de 5

0.5. Beechnung de ae de onne Da die Bewegung de de u die onne nahezu eine Keibahn it, u auf die de eine Zentipetalkaft al eultieende Kaft wiken. Diee Zentipetalkaft wid duch die Gavitationkaft de onne ezeugt. F F Z G G 4 G 9 4 4 49, 0 G,70 5,400 kg 0,9 0 kg Beekung: De Abtand onne-de kann au de. Keple chen Geetz eittelt weden, wenn die Ulaufdaue de de bekannt it. Kennt an nun die ae de onne, o baucht an lediglich noch den Radiu de onne u den Otfakto de onne zu beechnen. De onnenadiu betägt 95, 0 Gewichtkaft onne Gavitationkaft g G G g... 7 Fü die ittlee Dichte de onne folgt:,40 kg d 0.5. atellitenbahnen Welche Gechwindigkeit u ein atellit haben, dait e ich in eine Höhe h übe de dobefläche auf eine Keibahn bewegt. F F Fü eine Ulaufdaue folgt dann: Z v G G G v v G h v v h h h v G h W. tak; Beufliche Obechule Feiing www.etetak.de

atelliten, die ich jedezeit übe de gleichen Ot auf de de bewegen nennt an geotationäe atelliten. Diee befinden ich in de Äquatoebene, haben eine Ulaufdaue von 4h und die gleiche Rotationichtung wie die de. Welche Höhe gegenübe de dobefläche haben diee atelliten? h h G h G 4 G 4 G 4 eine Gechwindigkeit betägt: h... 5,9 0 k k v, Wüde an einen atelliten an de dobefläche keien laen, o üte diee nach it h 0 die Gechwindigkeit G v... 7,9 haben. Diee Gechwindigkeit nennt an auch die. koiche Gechwindigkeit. k Zeige, da fü die. koiche Gechwindigkeit auch gilt: v g An de dobefläche gilt: etzt an nun in ein, o folgt: Gewichtkaft Gavitationkaft g G v g G g. koiche Gechwindigkeit Ode auch (einfache): F v Z F G g v g Wie lange dauet e bi die ae einal u die de geflogen it? W. tak; Beufliche Obechule Feiing www.etetak.de 7

It v v g, dann fällt de Flugköpe auf eine Paabelbahn zu de. Fü k k 7,9 v, ukeit e die de auf eine llipenbahn. Hat ein Flugköpe die k Gechwindigkeit v,, dann velät e auf eine Hypebelbahn den Anziehungbeeich de de. k Die Gechwindigkeit v, heißt dehalb auch Fluchtgechwindigkeit ode zweite koiche Gechwindigkeit. 0.5.4 Gavitationfeie Punkt zwichen zwei Köpe I Rahen de Apollo-Poga wa e Ziel de aeikanichen Raufahtbehöde NAA al ete Nation enchen auf den ond zu bingen. Dazu ute abe eine Raufähe auf ihe Weg von de de zu ond indeten den Punkt eeichen ab de dann die Anziehungkaft de ond göße al die Anziehungkaft de de it. In welche ntfenung von de de befindet ich de Punkt, in de ich die Gavitationwikungen, die beide Hielköpe aufeinande auüben, geade aufheben? Dieen Punkt nennt an den gavitationfeien Punkt. Fde 0 Fond Fü die Betäge de Käfte i gavitationfeien Punkt gilt: F G F G 0 0 de ond Da beide Käfte gleich ein üen, folgt oit: de ond 0 0 0 0 F F G G 4 4 4 4 4 4 W. tak; Beufliche Obechule Feiing www.etetak.de

it: 4 dae : 5,97 0 kg ondae : 7,50 kg ittlee ntfenung de ond,4 0 4 4 5,97 0 kg 5,97 0 kg 7,50 kg 4, 0,4 0 4 5,97 0 kg 7,50 kg,4 0 Die ete Löung liefet einen Abtand, de göße it al die ittlee ntfenung zwichen de und ond. oit liegt diee Punkt echt vo ond. Hie ind zwa die Käfte gleich goß abe auch beide gleich geichtet. Die zweite Löung it hie die geuchte Löung: De gavitationfeie Punkt befindet ich alo bei,4 0, hie it die eultieende Gavitationkaft, die auf den Pobeköpe wikt null. De gavitationfeie Punkt befindet ich oit knapp 00k übe de ondobefläche und 40.000k übe de dobefläche. Beechnen ie den gavitationfeien Punkte zwichen onne und de: 0 onnenae :,99 0 kg 4 dae : 5,97 0 kg ittlee ntfenung onne de :, 490 0 0 4,99 0 kg,99 0 kg 5,97 0 kg,499 0,49 0 0 4,99 0 kg 5,97 0 kg, 490 Rechneich etwa chnelle geht auch folgende Ufoung: F F de ond G G 0 0 W. tak; Beufliche Obechule Feiing www.etetak.de 9

Da hie nu die poitive Löung de quadatichen Gleichung phyikalich innvoll it, lautet die Löung: Aufgaben: 4. in Wetteatellit oll die de in eine ag genau -al ukeien. In welche Höhe u e fliegen? 5. Welche Gechwindigkeit u eine ondfähe habe, wenn ie den ond nahe de ondobefläche ukeien oll?.0 Wähend de ondlandung de Landefähe ukeite de Koandoteil von Apollo k den ond it de Gechwindigkeit, i Abtand 0 k von de ondobefläche.. Beechne die ae und die Dichte de onde.. Beechne die Höhe übe de ondboden, in de die Gavitationkaft nu noch halb o goß it wie an de ondobefläche. 7.0 Bei gewien Neutonentenen (tenübeete au ete vedichtete ateie) konnte nachgewieen weden, da ie in eine Zeit von,0 ein al u ihe Ache otieen. 7. Beechnen ie, welche Dichte ein olche ten indeten haben u, dait die ateie an eine Obefläche bei diee chnellen Rotation nicht davonfliegt..0 I Jah 999 wude de Kleinplanet Ida entdeckt. eine Abeungen betagen ca. 5k 4k k. wid von eine winzigen kugelföigen ond (Duchee d,5k ) in eine ntfenung von R 00k it eine Ulaufzeit von h uundet.. Beechnen ie die Dichte de Kleinplaneten Ida und vegleichen ie diee it de Dichte de onde. Wa lät ich daau folgen!? 9.0 Atonoen gehen heute davon au, da ich i Zentu unee ilchtaße ein chwaze Loch befindet. ine Fochungguppe gelang e, einen ten auzuachen, de in eine Zeit von 5a u diee Zentu keit. Die goße Halbache eine Ulaufbahn betägt in etwa d 0,0LJ (Lichtjahe). 9. Beechnen ie au den Bahndaten diee ten die ae de chwazen Loch und vegleichen ie diee it unee onnenae. 0.0 I Fühjah 000 tatete fü 5 Jahe da Chap-Pojekt. Ziel diee Pojekte it e, ittel atelliten die Geoidfo de de auf einige Zentiete genau zu betien. Gleichzeitig weden auch eungen zu Gavitation- und agnetfeld owie zu elektichen Feld de de duchgefüht. Zu Beginn de eungen wid de atellit in eine Höhe von h 470 k übe de dobefläche gebacht. 0. Beechnen ie die Bahngechwindigkeit v de atelliten in de Höhe h. 0. itteln ie die Zeit, die de atellit fü eine volle Ukeiung de de benötigt. 0..0 Duch die Reibung an de dünnen Atophäe veliet de Chap-atellit ie eh an Höhe. Diee Höhenvelut chadet de Pojekt alleding nicht. Nach 5 Jahen hat de atellit ie noch eine Höhe von h 00 k. 0.. Beechnen ie fü die neue Bahn die Bahngechwindigkeit v und die Ulaufzeit. W. tak; Beufliche Obechule Feiing www.etetak.de 0

0.. Vegleichen ie die beiden Bahngechwindigkeiten und finden ie eine kläung fü diee Phänoen..0 Da Hubble-pace-elekop ukeit die de in eine ittleen Höhe von h 59k.. Beechnen ie die Zeit id (ideiche Ulaufzeit) fü eine volltändige Uundung de de.. in Beobachte eblickt enkecht übe ich da Hubble-pace-elekop. Beechnen ie die Zeit yn (ynodiche Ulaufzeit), die veteicht bi de Beobachte den atelliten eneut enkecht übe ich eblickt. Hinwei: Die de benötigt fü eine 0 -Dehung u ihe Ache eine Zeit von.4. Da elekop hat die gleiche Dehichtung wie die de und de Beobachte befindet ich in de Keibahnebene de atelliten. W. tak; Beufliche Obechule Feiing www.etetak.de