GRAVITATION - arthur

Übungen
6.2.2 Die Gezeiten (the tides)
unter Gezeiten versteht man das periodische Steigen und Fallen des Meeresspiegels.
Das Steigen nennt man Flut, das Fallen ebbe. Ebbe und Flut zusammen
nennt man tide. Für das Entstehen der Gezeiten ist das Zusammenspiel zweier
Kräfte maßgeblich:
die gravitativen Kräfte zwischen Erde und Mond – der Einfluss der Sonne ist
vernachlässigbar klein (siehe S. 150 oben)
die Zentrifugalkraft, verursacht durch das um seinen gemeinsamen
Schwerpunkt s rotierende System Erde – Mond (Abb. 149.2).
Das Meer braucht jeweils 6 Stunden, um zu steigen und um zu fallen. Theoretisch
müsste daher alle 12 Stunden die Flut kommen. Wegen der Eigenrotation der Erde
beträgt der zeitliche Abstand zwischen zwei Fluten jedoch 12 Stunden und 25
Minuten.
Der tidenhub (Höhenunterschied Ebbe – Flut) schwankt zwischen einigen cm (in
der Adria) und bis zu 15 m an der Küste von Neufundland oder Alaska. Er hängt
von der Topographie der Küste, vom Abstand Erde – Mond und Erde – Sonne, von
den Meeresströmungen und vom Luftdruck ab.
GRAVITATION 6
Abb. 149.1 Internationale Raumstation ISS: in ca. 340 km Höhe umkreist iss alle 91 minuten die erde. Größe der station etwa 110 m · 100 m · 30 m.
Die Forschung auf der iss nützt mehrere auf der erde nicht erreichbare Bedingungen:
Ungestörte Beobachtungsmöglichkeit: Geräte für astronomische und meteorologische untersuchungen.
Weltraumbedingungen: Physikalische und biologische Proben können längere Zeit diesen extrembedingungen ausgesetzt werden.
Kräftefrei: Die experimente im inneren der iss nutzen vor allem die permanente mikrogravitation.
Weltraummedizin: Außerdem dienen auch die Astronauten selbst als testpersonen für untersuchungen.
Überprüfe deine Fähigkeit im Analysieren von naturwissenschaftlichen Fragestellungen, im Finden von
Lösungsansätzen und rechnerischen Ergebnissen!
Ü 6.7 Newton hat sein Gravitationsgesetz auch an den Monden des Jupiters überprüft. Der Jupitermond Io ist
0,422 Millionen km von seinem Zentralgestirn entfernt und benötigt für seinen fast kreisförmigen umlauf 1,77 Erdtage.
Berechne die Masse des Jupiters.
Ü 6.8 Zu Abb. 149.1: Überprüfe die angegebenen Daten der Raumstation ISS: Übernimm die in Abb. 149.1 angegebene umlaufzeit
und bestimme Radius und Höhe der umlaufbahn. (Erdmasse und Radius entdeckst du in Beispiel 6.1)
Ü 6.9 Beim Ausfüllen des folgenden Lückentexts überprüfst du im Bereich der Gravitation, ob du die Fachausdrücke beherrschst
und Ergebnisse fachgerecht festhalten kannst:
Ein Satellit in einem höheren Orbit benötigt Zeit für einen umlauf. unsere Planeten sind Satelliten,
sie bewegen sich um die . Beim freien Fall und auf einer herrscht Schwere . Geostationäre
Satelliten drehen sich mit derselben wie die . Fernsehsatelliten findet man auf einer Bahn über dem
. Der Mittelpunkt kreisförmiger Satellitenbahnen liegt immer im des Gestirns. Die Gravitationskraft
zwischen zwei Massen nimmt mit dem des Radius .
Abb. 149.2 Die vektoraddition der beiden Kräfte Zentrifugalkraft
(grün) und Gravitationskraft (blau) ergibt die
resultierende Gezeitenkraft (rot). in A und C heben sich die
Wassermassen (Flut), in B und D senken sie sich (ebbe). im
lauf der Zeit wandern die Flutberge um die erde herum.
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