Physik verstehen 4, Schulbuch

32 2  Arbeitsheft-Seite 19 32.1 Hubble-Weltraum-Teleskop 1. Welches Gesetz zur Planetenbewegung hat Johannes Kepler entdeckt? Wie bei Kepler – die elliptische Bahn (Abb. 32.2) Baue den Versuch laut Abbildung 32.2 auf. Ein starker Magnet steht in einem Brennpunkt der ellipsenförmigen Bahn. Versetze den Modellplaneten aus Eisen in Bewegung. Beobachte die verschiedenen Geschwindigkeiten während des Umlaufs. Bei V1 kannst du erkennen, dass bei der Annäherung des Eisenstückes an den Magneten seine Geschwindigkeit größer und bei zunehmender Entfer- nung wieder kleiner wird. Auch die Geschwindigkeit der Erde während ihres Umlaufs um die Sonne ist in der sonnennäheren Zone größer als in dem etwas weiter entfernten Bereich. Die mittlere Umlaufgeschwindigkeit der Erde um die Sonne beträgt 30km/s. Die Bahn der Erde ist eine Ellipse. In der Zeit vor Johannes Kepler glaubte man, dass die Bahnen der Planeten genaue Kreise seien. Durch die jahrelange Beobachtung des Planeten Mars und die Auswertungen der Daten des dänischen Astronomen Tycho Brahe konnte Kepler die wahre Form der Planetenbahnen erkennen. M 1. Kepler’sches Gesetz: Die Bahnen der Planeten sind Ellipsen. In einem Brennpunkt dieser ellipsenförmigen Bahnen steht die Sonne. 2. Wie hat Newton die Planetenbahnen erklärt? Die gekrümmten Bahnen der Planeten können nur durch eine Zentralkraft erklärt werden. Angeblich kam Newton durch die Beobachtung eines fallenden Apfels auf die Idee einer allgemeinen Massenanziehungskraft. M Zwischen der Sonne und den Planeten herrscht eine Massenanzie- hungskraft oder Gravitationskraft. Es ist die Zentripetalkraft, die die Planeten auf ihrer ellipsenförmigen Bahn hält. 3. Wovon hängt die Größe der Gravitationskraft ab? M Die Gravitation wächst mit der Masse der einander anziehenden Kör- per und nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. V1 Planetenbewegung – Gravitationskraft – Raumfahrt Sonne Uranus Saturn Neptun Jupiter Venus Planetoidengürtel Mars Merkur Erde 32.3 Bahnen der Planeten: Weltbild nach Kopernikus 0,4N 0,6N 1,1N 2,5N 10,0N 5 r 4 r 3 r 2 r 1 r Gravitationskraft 150t 150t 4m ≈ 0,1N Sonne Erde 32.4 Abnahme der Gewichtskraft eines Körpers mit 1kg Masse mit der Entfernung Erdbahn max. Geschwin- digkeit: 30,29 km/s 147 Mio. km 152 Mio. km Umlaufzeit rd. 365d 6h min. Geschwin- digkeit: 29,29 km/s 32.5 Unterschiedliche Geschwindigkeiten und Entfernungen beim Umlauf der Erde um die Sonne 32.6 Größenvergleich zwischen Sonne und Planeten 32.2 Wie bei Kepler – die elliptische Bahn Brennpunkte Eisenstück zB Elektromagnet Jupiter Saturn Uranus Neptun Merkur Venus SONNE Erde Mars Arbeitsblätter 9c4nd3 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Ve lags öbv