Physik verstehen 4, Schulbuch

36 2  Arbeitsheft-Seite 19 Planetenbewegung – Gravitationskraft – Raumfahrt 1. Wie erklärt man die Planetenbahnen? Die elliptische Bahn – wie bei Kepler (Abb. 36.1)  E1 Baue den Versuch laut Abb. 36.1 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 die Geschwindigkeit des Eisenstückes bei der Annäherung an den Magneten größer wird. Bei zunehmender Entfernung zum Magneten wird die Geschwindigkeit wieder kleiner. 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 30 ​  km  __ s  ​. Die Bahn der Erde ist eine Ellipse . Eine Ellipse ist eine geschlossene ovale Kurve. Sie hat zwei Brennpunkte . Für jeden Punkt (Position des Planeten) auf der Ellipse (Planetenbahn) ist die Summe beider Abstände zu den beiden Brennpunkten immer gleich groß. In der Zeit vor Johannes Kepler (1571–1630,  Seite 6) glaubte man, dass die Bahnen der Planeten genaue Kreise seien. Kepler beobachtete jahrelang den Planeten Mars und wertete die Daten des dänischen Astronomen Tycho Brahe (1546–1601) aus. So konnte er die wahre Form der Planetenbahnen erkennen. Die gekrümmten Bahnen der Planeten können nur durch eine Zentralkraft erklärt werden. Angeblich kam der englische Naturwissenschafter Isaac Newton (1643–1727,  Seite 7) durch die Beobachtung eines fallenden Apfels auf die Idee einer allgemeinen Gravitationskraft. V1 Brennpunkte Eisenstück zB Elektromagnet 36.1 Die elliptische Bahn – wie bei Kepler Die Bahnen der Planeten sind Ellipsen . In einem Brennpunkt dieser ellipsenförmigen Bahnen steht die Sonne (1. keplersches Gesetz). M Zwischen der Sonne und den Planeten herrscht eine Gravitationskraft (Massenanziehungskraft). Sie ist die Zentripetalkraft , die die Planeten auf ihren ellipsenförmigen Bahnen hält. Die Gravitationskraft wächst mit der Masse der einander anziehenden Körper und nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. M Sonne Uranus Jupiter Neptun Saturn Venus Planetoidengürtel Mars Merkur Erde 36.2 Bahnen der Planeten: Weltbild nach Kopernikus 36.3 Astronaut auf dem Mond 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 36.4 Abnahme der Gravitationskraft eines Körpers mit 1 kg Masse mit der Entfernung Erdbahn max. Geschwin- digkeit: 30,29 147 Mio. km 152 Mio. km Umlaufzeit ca. 365 d 6 h min. Geschwin- digkeit: 29,29 km s km s 36.5 Geschwindigkeiten und Entfernungen beim Umlauf der Erde um die Sonne SONNE Merkur Venus Erde Mars Jupiter Saturn Uranus Neptun 36.6 Größenvergleich zwischen Sonne und Planeten Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv