Physik verstehen 4, Schulbuch

37 Gekrümmte Wege auf der Erde und im Weltall 2. Wodurch entsteht die Bahn eines Satelliten? Ein Körper wird von einem Berg aus in waagrechter Richtung weggeschossen. Wegen der Gravitationskraft der Erde fällt er in einer annähernd parabel­ förmigen Bahn zu Boden. Ab einer bestimmten hohen Geschwindigkeit schlägt der Körper aber nicht mehr auf dem Boden auf, sondern „fällt“ um die Erde herum. Er ist dann auf einer Satellitenbahn (Umlaufbahn). Der Körper bewegt sich in jeder Sekunde mit hoher Geschwindigkeit geradlinig weiter. Die Gravitationskraft lenkt ihn aber ständig ab, sodass sich ein immer gleicher Abstand zur Erde ergibt (Abb. 37.1). 3. Wie hoch sind die Umlauf- und Fluchtgeschwindigkeit? Bei einer Bahngeschwindigkeit von ca. 7,9 ​  km  __ s  ​(Umlaufgeschwindigkeit) bleibt ein Satellit immer im gleichen Abstand zur Erde. Wird die Geschwindigkeit erhöht, entsteht nach dem Abschalten der Triebwerke eine ellipsenförmige Umlaufbahn. Die Ellipse wird immer gestreckter, je größer die Geschwindigkeit ist. Bei 11,2 ​  km  __ s  ​ oder mehr reicht die Gravitationskraft der Erde nicht mehr aus, um den Körper wieder „zurückzuholen“. Er bewegt sich nun in einer immer flacher werdenden Kurve von der Erde weg . Diese sogenannte Fluchtgeschwindigkeit wird gebraucht, um Raumsonden auf den Weg zu anderen Planeten schicken zu können. 4. Warum erscheinen Körper in einer kreisenden Raumstation schwerelos? Die Kreisbewegung der Raumstation wird als „Fallen“ betrachtet. Die sich in der Raumstation befindlichen Astronautinnen und Astronauten „fallen“ genauso schnell wie die Raumstation. Dadurch fühlen sie sich schwerelos. Die Satellitenbahn entsteht durch das Zusammenwirken der geradlinigen und gleichförmigen Bewegung (in Richtung Kreisbahn-Tangente) und der gleichmäßig beschleunigten Fallbewegung in Richtung Erde. M Fallbewegung Wurfbahn bei zunehmender Abschuss- geschwindigkeit zusammengesetzte Satellitenbewegung aus: geradliniger Bewegung 37.1 Überlegung zur Entstehung einer erdnahen Satellitenbahn Damit ein Satellit auf einer erdnahen Umlaufbahn bleibt , muss er eine Geschwindigkeit von 7,9 ​  km __ s  ​ ​ (  = ca. 28 000 ​  km  __ h  ​ ) ​haben. Die Fluchtgeschwindigkeit beträgt 11,2 ​  km  __ s  ​ ​ (  = ca. 40 000 ​  km  __ h  ​  ) ​ , damit er die Erdumlaufbahn verlassen kann. M Körper im freien Fall sind scheinbar ohne Gewicht (schwerelos) . M 37.2 Raketenstart: Ein Satellit wird in eine Umlaufbahn gebracht. 37.3 Ein Weltraumspaziergang – Außen- bordeinsätze sind oft für Wartungsarbeiten am Raumfahrzeug notwendig. 37.6 Bewegungstraining in der Schwere­ losigkeit 37.4 Internationale Raumstation ISS (International Space Station) 37.5 Ein Telekommunikationssatellit auf seiner Umlaufbahn Arbeitsblätter 8h95gy Film 7s29ns Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv