Physik Extra - Gravitation der Himmelskörper


PHYSIK EXTRA
GRAVITATION DER HIMMELSKÖRPER Warum die Planeten nicht in die Sonne stürzen Hier kannst du von einem Berg aus eine Kanonenkugel in eine Erdumlauf-bahn schießen.
Aufgabe Die Kugel soll horizontal starten. Bei welcher Abschussgeschwindig-keit fliegt die Kugel bis zum Startpunkt zurück, ohne die Erde zu berühren? Bei welcher Abschussgeschwindigkeit fliegt die Kugel annähernd auf einer Kreisbahn um die Erde? Erhöhe die Geschwindigkeit weiter und beobachte das Verhalten der Kugel. Spielregeln Du kannst die Abschussgeschwindigkeit der Kugel mit der Maustaste einstellen: Mit "+" erhöhst du die Geschwindigkeit, mit "-" verkleinernst du sie. Drücke den Start-Knopf um die Kugel abzufeuern. Mit dem Zurücksetzen-Knopf kannst du die Einstellungen wieder rückgängig machen. Du kannst das Spiel auch mit der Maus steuern: Mit der rechten Maustaste kannst du den Ablauf anhalten. Drückst du sie wieder, läuft die Kugel weiter. Weitere Spielregel Der rote Pfeil ist der Geschwindigkeitsvektor. Er zeigt an, in welche Richtung sich die Kugel bewegt. Je länger er ist, desto schneller ist die Kugel. Du kannst den Pfeil verändern, in dem du mit der linken Maustaste die Spitze der Pfeiles ziehst. Wenn du das Kästchen vollständig anklickst, durchdringt die Kugel die Erdoberfläche. Sie bewegt sich so, als wäre die gesamte Masse der Erde im Erdmittelpunkt konzentriert. Physikalischer Hintergrund Die Erklärung, warum zwei Himmelskörper einander umkreisen müssen, geht auf Isaac Newton zurück. Seine Überlegung ist einfach: Auf einem hohen Berg steht eine Kanone, die horizontal Kugeln abfeuern kann. Zunächst werden die Kugeln mit geringer Geschwindigkeit abgeschossen. Sie fallen dann bald auf die Erde herunter. Wird die Abschussgeschwindigkeit etwas gesteigert, fliegen sie etwas weiter und fallen weiter weg auf die Erde herunter. Mit zunehmender Geschwindigkeit legen die Kugeln einen immer weiteren Weg zurück, bevor sie auf der Erdoberfläche aufschlagen. Von einer bestimmten Geschwindigkeit an schlägt die Kugel überhaupt nicht mehr auf der Erde auf, sondern umkreist sie. Die Kugel wird zum Satelliten. Sie fällt gewissermaßen "um die Erde herum". Auch die Planeten "fallen um die Sonne herum". Sie sind bei der Entstehung des Sonnensystems in Bewegung gekommen und bewegen sich seither auf elliptischen Bahnen um die Sonne.


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