Logbuch der Raumfahrt - Ivo Haas

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Drehbewegung und Raumfahrt

Kräfte als Ursache von Bewegungen
Geschwindigkeit - ein Maß für Bewegung
Auf Grund seiner Trägheit behält jeder Körper seinen Zustand der Ruhe oder der
momentanen Bewegung bei. Erst wenn eine Kraft auf ihn einwirkt, kommt es zu
einer Änderung des Bewegungszustandes. Eine wichtige Eigenschaft, mit der eine
Bewegung beschrieben wird, ist die Geschwindigkeit des Körpers.
Plane gemeinsam mit deinen Mitschülerinnen und Mitschülern Vorgangsweisen zur
Feststellung der Geschwindigkeit verschiedener Verkehrsteilnehmer. Versuche
auch, die Geschwindigkeiten zu schätzen!
Trage die gemessenen Ergebnisse in eine Tabelle ein, die so ausschauen könnte,
und berechne die Geschwindigkeit:
Verkehrsteilnehmer Wegstrecke (s) Zeit (t) Geschwindigkeit (v)
Wenn man zur Berechnung einen Zeitraum von einigen Sekunden heranzieht, handelt
es sich bei der ermittelten Geschwindigkeit bereits um die sogenannte Durchschnittsgeschwindigkeit.
Das heißt, der Verkehrsteilnehmer muss sich in dieser Zeit
nicht immer mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt haben.
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Kräfte als Ursache von Bewegungen
Geschwindigkeit - ein Maß für Bewegung
Welche Durchschnittsgeschwindigkeit hat ein Flugzeug, das um 10.00 Uhr in Innsbruck
wegfliegt und um 11.15 Uhr in Wien landet. Strecke Innsbruck - Wien: 400 km
Tachometer sind Geschwindigkeitsmesser,
wie du sie vom Auto oder Fahrrad
kennst.
Mit ihnen kann man Geschwindigkeiten
zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt
feststellen. Man spricht in diesem Fall
von Momentangeschwindigkeit. Aber
auch in diesem Fall errechnet sie sich
aus Weg : Zeit, allerdings innerhalb
einer ganz kurzen Zeitspanne.
Genau lässt sich die Momentangeschwindigkeit
mit Radarpistolen messen.
Genaue Überwachungen der
Geschwindigkeit von Verkehrsteilnehmern
sind wichtig, weil leider viele von
ihnen allzuschnell unterwegs sind. Oft
ist zu hohe Geschwindigkeit Ursache
schwerer Unfälle. Meist wird die Auswirkung
der Geschwindigkeit auf den
Anhalteweg eines Fahrzeuges unterschätzt.
Genaueres darüber erfährst du
auf der folgenden Seite.

Kräfte können Körper beschleunigen
Bewegung entlang einer geneigten Bahn
Wenn ein Körper entlang einer Geraden
in gleichen Zeiträumen immer gleich
lange Wege zurücklegt, nennt man
seine Bewegung gleichförmig. Der
Zusammenhang zwischen Zeit und Weg
kann in einem Diagramm beschrieben
werden. Daran siehst du, dass der
bewegte Körper eine umso größere
Wegstrecke zurücklegt, je länger er
unterwegs ist. Der gleichmäßige (lineare)
Verlauf der Geraden zeigt, dass die
Geschwindigkeit stets gleichbleibt.
In der Praxis des Alltags kommen allerdings
kaum gleichförmige Bewegungen vor. Körper
verändern oft ihre Geschwindigkeiten. Werden
sie schneller, spricht man von Beschleunigung,
werden sie langsamer, nennt man dies Verzögerung.
In beiden Fällen handelt es sich um
ungleichförmige Bewegungen. Welche Beispiele
fallen dir dazu ein?
Lass auf einer geneigten Bahn einen Gegenstand
(Kugel oder Spielzeugauto) hinunterrollen.
Wiederhole den Versuch mehrmals bei geänderter
Neigung.
Welchen Zusammenhang erkennst du zwischen
Bahnneigung und Beschleunigung?
Verantwortlich für diese Beschleunigung ist die
sogenannte „Hangabtriebskraft“ (FH ).
h
Sie wird aus der Gewichtskraft (FG ) des Körpers und der Steilheit l
der schiefen Ebene berechnet.
Würde man z. B. mit einem Lichtschrankensystem genaue Messungen der zurückgelegten
Wege in den einzelnen Sekunden durchführen, so könnte man bei einer
bestimmten Neigung zu folgenden Werten
kommen:
Nach Sekunden zurückgelegter Weg:
1. ............................. 5 cm = 5 . 1 2 cm
2. ............................. 20 cm = 5 . 2 2 cm
3. ............................. 45 cm = 5 . 3 2 cm
4. ............................. 80 cm = 5 . 4 2 cm
5. ............................. 125 cm = 5 . 5 2 cm
Daran erkennt man, dass der nach jeder Sekunde zurückgelegte Weg gleich dem Produkt aus dem
Weg in der ersten Sekunde und dem Quadrat der Sekundenzahl ist. Das Weg-Zeit-Diagramm zeigt
dir das Zunehmen der Wegstrecke in jeder Sekunde. Dementsprechend nimmt auch die Geschwindigkeit
in jeder Sekunde um ein bestimmtes Maß zu.
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Gleichmäßig beschleunigte Bewegung
Geschwindigkeiten ändern sich konstant
Berechne aus den angegebenen Werten des Beispiels auf der vorhergehenden
Seite die Wege und Durchschnittsgeschwindigkeiten des Körpers in den einzelnen
Sekunden:
in der 1. Sekunde 2. Sekunde 3. Sekunde 4. Sekunde 5. Sekunde
5 cm 15 cm 25 cm
5 cm/s 15 cm/s
Wenn du die Werte richtig berechnet
hast, siehst du, dass die Geschwindigkeit
in jeder Sekunde um denselben
Betrag, nämlich um 10 cm/s zunimmt. In
so einem Fall spricht man von einer
gleichmäßig beschleunigten Bewegung.
Das Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm
zeigt dir an seinem linearen Verlauf die
konstante Zunahme der Geschwindigkeit.
Die Beschleunigung errechnet sich aus
dem Quotienten „Geschwindigkeitszunahme
: Zeit“.
Dadurch ergibt sich für unser Beispiel eine Beschleunigung von : 1s =10 cm/s2 10 cm
s
Binde ein 1/2-kg-Massestück an eine
Schnur. Befestige nun am anderen
Ende ein 1-kg-Massestück. Miss die
Entfernung zwischen dem leichteren
Massestück und der Tischkante. Lass
das größere Massestück los und stoppe
die Zeit, die das kleinere braucht, um
die gemessene Strecke zu durchlaufen.
Achte dabei auf möglichst kleine Reibung
(glatte Tischfläche). Wiederhole
den Versuch, indem du das ziehende
Massestück verdoppelst!
Du siehst:
Die Beschleunigung ist umso größer, je größer die antreibende Kraft und je kleiner
die anzutreibende Masse ist.
Diese Grundgleichung der Mechanik wurde von Newton im Jahre 1680 aufgestellt:
treibende Kraft (F)
Beschleunigung (a) =
Masse (m)

Körper im freien Fall
Die Erdanziehungskraft beschleunigt fallende Körper
Wagemutige möchten beim Bungy-Jumping das Gefühl
des freien Fallens kennenlernen. Dabei erfahren sie,
dass ihre Geschwindigkeit ständig zunimmt.
Auch beim freien Fall handelt es sich um eine gleichmäßig
beschleunigte Bewegung. Die Beschleunigung
eines frei fallenden Körpers wird durch die Anziehungskraft
der Erde verursacht.
G. Galilei stellte Anfang des 17. Jh. fest, dass zwischen
Falldauer und Geschwindigkeit eine mathematische
Beziehung besteht. Lässt man den Luftwiderstand außer
Acht, so ergeben Messungen die Werte, die du aus der
nebenstehenden Skizze ablesen kannst.
Trage in die Tabelle ein:
Durchschnittliche
Weg Geschwindigkeit
in der 1. Sekunde 5m 5m/s
in der 2. Sekunde
in der 3. Sekunde
in der 4. Sekunde
Die Geschwindigkeitszunahme von Sekunde zu Sekunde
beträgt daher ...... m/s 2 .
Dies nennt man Fallbeschleunigung (g).
Übrigens: Die Fallbeschleunigung wird geringer, je weiter
ein Körper von der Erde entfernt ist.
Im Vakuum fallen alle Körper gleichschnell.
In der Natur kommt es durch
den Luftwiderstand, der von Form und
Geschwindigkeit der fallenden Körper
abhängt, zu unterschiedlichen Werten.
Wird der Luftwiderstand so groß wie die
Gewichtskraft des fallenden Körpers, so
wird der Körper nicht mehr schneller,
sondern bewegt sich mit gleichbleibender
Geschwindigkeit - eine Tatsache, die
man beim Fallschirm ausnützt.
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Beim Drehen werden Kräfte wirksam
Eine Kraft, die zum Zentrum strebt
Auf Grund seiner Trägheit ist ein Körper
bestrebt, eine geradlinige Bewegungsrichtung
beizubehalten. Bewegt sich
aber ein Körper auf einer kreisförmigen
Bahn, ändert sich seine Bewegungsrichtung
ständig.
Dies wird durch eine Kraft bewirkt, die in
Richtung Kreismittelpunkt wirkt.
Diese Kraft heißt Zentripetalkraft (F Z)
(lat.: Centrum = Mitte, petere = streben)
Wenn die Zentripetalkraft nicht mehr auf den Körper einwirkt, dann bewegt sich
dieser auf einer geradlinigen Bahn weiter. Er verlässt dabei die Kreisbahn in Richtung
der Kreistangente.
Ist die Zentripetalkraft immer gleichgroß?
Du brauchst:
Schnur, Röhrchen, 2 Tennisbälle und einen Federkraftmesser, feinmaschiges Netz.
Baue die Versuchsanordnung nach folgender Abbildung auf, führe die Versuche schrittweise durch
und trage die Messergebnisse des Federkraftmessers ein!
Messergebnisse:
1. Bewege einen Ball mit ca. 1 Umdrehung pro Sekunde ..................................................................N
2. Bewege zwei Bälle mit ca. 1 Umdrehung pro Sekunde - größere Masse (m) ................................N
3. Bewege einen Ball mit ca. 2 Umdrehungen pro Sekunde - größere Geschwindigkeit (v) .............N
4. Wie Versuch 1, aber mit halber Schnurlänge - kleinerer Radius (r) ..............................................N
Probiere weitere Versuchsreihen mit anderen
Massen und Geschwindigkeiten!
Wovon hängt die Größe der Zentripetalkraft ab?
1. ........................................................................
2. ........................................................................
3. ........................................................................
Die Zentripetalkraft kannst du mit folgender Formel
errechnen:
2 m . v
FZ =
r

Schön ist so ein Ringelspiel ...
Hier wird eine Gegenkraft spürbar
Während die Zentripetalkraft von einem außenstehenden Beobachter wahrgenommen
wird, spürt man als „Mitfahrer“ eine Kraft, die der Zentripetalkraft entgegengesetzt
ist.
Diese nach außen gerichtete Kraft heißt Zentrifugalkraft oder Fliehkraft (lat. fugere =
fliehen). Sie ist gleichgroß wie die Zentripetalkraft. Diese Zentrifugalkraft bewirkt
z. B., dass Mitfahrer im Auto beim Kurvenfahren nach außen gedrückt werden oder
Fahrgäste beim „Teufelsrad“ in Freizeitparks direkt an der Wand „kleben“.
Da die Zentrifugalkraft als Gegenkraft zur Zentripetalkraft wirkt, ist auch sie umso
größer, je größer die Masse des bewegten Körpers und je kleiner sein Abstand vom
Zentrum ist. Außerdem ist sie proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit. (Das
bedeutet: bei dreifacher Geschwindigkeit steigt die Kraft auf das Neunfache!)
Eine Kugel wird hier stärker nach außen
gezogen. Warum?
Warum wird dieses Kugelmodell beim
Drehen abgeflacht? Auch die Abplattung
der Erde ist durch ihre Eigenrotation
entstanden.
Wann bewegen sich die rotierenden
Massestücke bei diesem Modell eines
Fliehkraftreglers stärker nach außen?
Fliehkraftregler verwendet man, um
z. B. das Überdrehen eines Motors zu
verhindern. Bei zu hoher Drehzahl vermindern
sie die Treibstoffzufuhr.
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Zentrifugalkräfte im Alltag
Kräfte - erwünscht oder unerwünscht
Mit Zentrifugen oder Schleudern kann
man leichte und schwere Massen voneinander
trennen.
So trennt man z. B. Rahm von der
Milch, Blutkörperchen vom Serum, so
trocknet man aber auch Wäsche oder
schleudert Honig aus den Waben.
Auch im Sport werden oft Drehkräfte wirksam:
Mit Kreiselpumpen kann man auch verschmutztes
Wasser fördern, da sie ohne
Ventile arbeiten. Durch die Schaufeln
und durch die Zentrifugalkraft wird das
Wasser in das Steigrohr gedrückt.
Beim Kurvenfahren übernimmt die Haftreibung
zwischen Reifen und Straße die
Aufgabe der Zentripetalkraft. Bereits
geringe Geschwindigkeitserhöhungen
führen zu einem deutlichen Ansteigen
der Fliehkraft. Dies wird gerade von unerfahrenen
Autofahrern oft unterschätzt.
Verantwortungsvolle Verkehrsteilnehmer
stellen sich rechtzeitig auf gefährliche
Straßenverhältnisse ein. Sie wählen die
richtige Bereifung und reduzieren die
Geschwindigkeit.

Massen ziehen einander an
Als Sir Newton die Schwerkraft entdeckte ...
Fragst du ein kleines Kind: „Was bewegt sich - Erde oder Sonne?“ Du wirst vermutlich
als Antwort erhalten: „Ist doch klar! Die Sonne bewegt sich, ich sehe sie doch
jeden Tag auf- und untergehen“. Bis ins 15. Jahrhundert nahmen dies nicht nur Kinder
sondern alle Menschen an.
Erst im 16. Jahrhundert wurde dieses „Geozentrische Weltbild“ von den Gelehrten
Nikolaus Kopernikus und Galileo Galilei mehr und mehr angezweifelt und widerlegt.
So richtig durchsetzen konnte sich das „Heliozentrische Weltbild“, welches besagt,
dass sich die Erde und andere Planeten um die Sonne drehen, erst, als Johannes
Kepler im 17. Jh. die Behauptungen von Kopernikus und Galilei durch Berechnungen
und Gesetze untermauern konnte.
Galilei Kopernikus Kepler
Kepler konnte beweisen:
1. Planeten bewegen sich auf Ellipsenbahnen.
Die Sonne steht in einem
Brennpunkt.
2. In der Nähe der Sonne nimmt die
Umlaufgeschwindigkeit der Planeten
zu (vereinfachte Wiedergabe!).
Die Erklärung für die Umlaufbahnen der Planeten lieferte im 17. Jh. I. Newton mit
dem „Gravitationsgesetz“.
Dieses lautet:
Zwischen allen Körpern herrschen Anziehungskräfte.
Zwei Körper ziehen einander umso stärker an, je
größer ihre Massen sind. Die Anziehungskraft, die
man auch als Gravitationskraft oder Schwerkraft
bezeichnet, nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab.
Die Gravitationskraft der Erde bewirkt, dass alle Körper zu Boden
fallen.
An jeder Stelle der Erde wirkt die Gravitationskraft zum Erdmittelpunkt
hin. Den Raum, in dem diese Kräfte wirksam sind, kannst
du dir als Kraftfeld vorstellen.
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Planeten unseres Sonnensystems
Was zwingt die Planeten auf ihre Bahnen?
Die Gravitationskraft ist gerade zwischen Himmelskörpern sehr stark, da sie von der
Größe der Masse abhängt.
Die Umlaufbahnen der Planeten um die Sonne ergeben sich einerseits durch die
Trägheit der Planeten, die zu einer geradlinigen Fortbewegung führen würde und
andererseits durch die Einwirkung der Gravitation der Sonne (300 000fache Erdmasse!),
die als Zentripetalkraft wirkt.
Die Sonne wirkt auf die Planeten eine verzögernde Kraft aus. Planeten werden in
Sonnennähe schneller und umso langsamer, je weiter sie sich von der Sonne entfernen.
„Kommt man sich da nicht sehr klein vor?“
Unsere Sonne hat innerhalb unseres
Sonnensystems einen festen Platz. Sie
wird daher als Fixstern bezeichnet.
Die Sonne wird von 9 Planeten umkreist,
von denen manche wiederum von
Monden begleitet werden.
Die Sonne ist allerdings nur eine von
Millionen von Sonnen, die unser Milchstraßensystem
(Galaxis) bilden.
Die Unermesslichkeit des Weltalls erahnen
wir, wenn wir bedenken, dass
dieses von unzähligen Galaxien erfüllt
ist.
Planet Durchmesser mittlere Entfernung von Umlaufzeit
in km der Sonne in Mill. km um die Sonne
Pluto 3 200 5 900 248 Jahre
Merkur 4 880 58 88 Tage
Mars 6 790 228 687 Tage
Venus 12 100 108 225 Tage
Erde 12 756 150 1 Jahr
Neptun 49 900 4 494 165 Jahre
Uranus 52 000 2 870 84 Jahre
Saturn 120 000 1 426 30 Jahre
Jupiter 142 800 778 12 Jahre

Menschen erforschen das All
Die Schwerkraft macht
es sehr schwierig,
die Erde zu verlassen.
Will man in den
Weltraum gelangen,
muss man sehr
schnell sein.
Erst bei einer
Geschwindigkeit von
ca. 40 000 km/h
(= 20mal schneller
als das schnellste
Raketenstart Aussetzung eines Satelliten
Passagierflugzeug)
gelingt es, das Schwerefeld der Erde zu verlassen. Will man hingegen Satelliten auf eine
Umlaufbahn um die Erde bringen, genügt eine Geschwindigkeit von ca. 28 000 km/h.
Satelliten werden mit Raketen oder Raumfähren auf ihre Bahnen gebracht. Für ihre
Fortbewegung im luftleeren Raum ist nahezu kein Kraftaufwand mehr erforderlich. Die
Energie für die Steuerung gewinnt man aus Solarzellen. Geostationäre Satelliten
bewegen sich so mit der Erde mit, dass sie immer über demselben Punkt zu stehen
scheinen. Diese werden als Wetter- und Nachrichtensatelliten eingesetzt. Wettersatelliten
senden wichtige Messdaten zu Wetterstationen auf der Erde (Satellitenbilder).
Nachrichtensatelliten können Fernsehsendungen und Ferngespräche weltweit übertragen.
Von derzeit ca. 400 Satelliten dienen allerdings zwei Drittel nur für militärische
Zwecke. Mit ihnen können selbst kleine Gegenstände in einer Entfernung von 160
Kilometern entdeckt werden.
Satelliten ermöglichen außerdem genauere und tiefere Einblicke in das Weltall. Sie
liefern Bilder und Messdaten von anderen Planeten.
In den letzten
dreißig Jahren wurden
ca. 4000 Satelliten
gestartet. Viele
von ihnen arbeiten
aber nicht mehr
oder sind explodiert.
Diese und die
Teile verbrauchter
Startraketen bilden
einen „Weltraummüll“,
der zu einer
zunehmenden Gefahr
für die Raumfahrt
wird.
Abenteuer Weltraumfahrt
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Logbuch der Raumfahrt
Die „Eroberung“ des Weltalls in Schritten
4. Okt. 1957: Sputnik 1 - Start des ersten Sowjet-Satelliten
12. April 1961: Jurij Gagarin umkreist als erster Mensch mit einem Satelliten die Erde in einer Stunde
und 48 Minuten
10. Juli 1962: Telstar 1 - der erste Nachrichtensatellit wird von den USA gestartet und liefert Live-
Fernsehbilder von Amerika nach Europa
18. März 1965: Der sowjetische Kosmonaut Leonow unternimmt den ersten Weltraumausflug
(12 Minuten). Er ist dabei durch einen Luftschlauch mit dem Raumschiff verbunden.
20. Juli 1969: Der Amerikaner Neil Armstrong hinterlässt die ersten Fußspuren auf dem Mond.
14. Mai 1973: Skylab 1 - die erste bemannte, erdumkreisende Raumstation wird in den USA
gestartet.
17. Juli 1975: Freundschaft im Weltall - Russen und Amerikaner docken ihre Raumfahrzeuge
aneinander.
24. Dez. 1979: Ariane - die erste europäische Rakete startet.
12. April 1981: Columbia - das erste wiederverwendbare Raumfahrzeug umkreist 36mal die Erde
und landet wohlbehalten.
28. Jan. 1986: Die US-Raumfähre Challenger explodierte kurz nach dem Start. Sieben Menschen
starben dabei.
21. Dez. 1988: Zwei sowjetische Kosmonauten verbrachten ein ganzes Jahr in der Weltraumstation Mir.
Franz Viehböck - der erste Österreicher im All.
Nov. 2000 - Internationale Raumstation ISS (engl.: International Space Station) war, obwohl noch
April 2003: nicht völlig fertiggestellt, permanent mit einer dreiköpfigen Besatzung bewohnt.
15. Okt. 2003: Der Volksrepublik China gelang es mit einer Rakete vom Typ Langer Marsch CZ-2F als
dritter Nation nach der Sowjetunion und den USA Menschen ins All zu bringen.
Sputnik 1
Explosion Challenger
Mondausflug
Viehböck
Österreich ist Mitglied der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Unser Land beteiligt
sich finanziell an Weltraumprojekten und österreichische Wissenschaftler und Techniker
tragen wesentlich zur Weiterentwicklung und Forschung bei. Dieser Entwicklung
verdanken wir viele neue Werkstoffe und Fortschritte in der Computertechnik.

Ursache für die Beschleunigung eines
Körpers ist stets eine Kraft. Die
Beschleunigung ist umso größer, je
größer die antreibende Kraft und je kleiner
die anzutreibende Masse ist.
a =
Die Schwerkraft der Erde ist verantwortlich,
dass ein Körper zu Boden fällt.
Diese Erdgravitation (Erdanziehungskraft)
wirkt vom Erdmittelpunkt aus und
zieht fallende Körper in diese Richtung.
Beim freien Fall wird der Körper dadurch
beschleunigt, d. h. seine Fallgeschwindigkeit
nimmt kontinuierlich zu. Die Fallbeschleunigung
(g) beträgt auf der Erde
ca. 10 m/s2 F
m
. Bremsend wirkt dabei der
Luftwiderstand. Im Vakuum fallen alle
Körper, unabhängig von Masse und
Form, gleichschnell.
Die Kreisbewegung eines Körpers wird
durch die Zentripetalkraft ermöglicht, die
in Richtung Kreismittelpunkt wirkt. Fällt
sie aus, bewegt sich der Körper in Richtung
der Kreistangente geradlinig weiter.
Die Zentripetalkraft wächst mit der
Größe der Masse des Körpers und
nimmt analog dem Quadrat der
Geschwindigkeit zu. Je kleiner der
Bahnradius ist, desto größer ist die Zentripetalkraft.
F z =
m . v 2
r
Die gleichgroße Gegenkraft zur Zentripetalkraft
nennt man Zentrifugal- oder
Fliehkraft. Sie wirkt radial nach außen
und wird für uns spürbar, wenn wir z. B.
in einem Fahrzeug durch eine Kurve
fahren oder uns auf einem Karussell
befinden. Für die Zentrifugalkraft gilt die
gleiche Berechnungsformel wie für die
Gut zu wissen ...
Zentripetalkraft. In der Praxis ist dabei
zu beachten, dass die Größe der Zentrifugalkraft
mit dem Quadrat der Geschwindigkeit
ansteigt. Dies erklärt
„Ausritte“ von Autos in Kurven bei zu
hoher Geschwindigkeit.
Zentrifugalkräfte nützt man bei Zentrifugen,
Kreiselpumpen und Fliehkraftreglern.
Die Planeten umkreisen die Sonne auf
kreisähnlichen Bahnen. Die Gravitationskraft
zwischen Sonne und Planet
übernimmt dabei die Funktion der Zentripetalkraft.
Diese Anziehungskraft
besteht prinzipiell immer zwischen zwei
Körpern, ist aber umso größer, je mehr
Masse diese Körper besitzen. Sie nimmt
mit dem Quadrat des Abstandes der
beiden Körper ab. Ein Planet wird daher
in Sonnennähe beschleunigt.
Unser Weltall besteht aus unzähligen
Systemen von Sonnen bzw. Fixsternen,
die von anderen Himmelskörpern
umkreist werden. Die Gesetzmäßigkeiten
dieser Bahnbewegungen wurden
von Johannes Kepler erkannt.
Für die moderne Weltraumfahrt ist eine
genaue Kenntnis über die Umlaufbahnen
der Planeten sowie über Gravitationskräfte
im All äußerst wichtig.
Eine Rakete muss eine Geschwindigkeit
von ca. 40 000 km/h erreichen, um das
Schwerefeld der Erde verlassen zu können.
Satelliten, die unsere Erde umkreisen,
benötigen eine Endgeschwindigkeit
von ca. 28 000 km/h.
Satelliten im All dienen zur Aufklärung
bzw. Spionage im Militärbereich, als
Übermittler von Nachrichten, Telefongesprächen
und TV-Bildern von Kontinent
zu Kontinent sowie als Träger modernster
Messinstrumente zur Erforschung
von Wetter und Umwelt.
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1. Ein Körper bewegt sich im Kreis. Wie nennt man die Kraft, die ihn auf der
Kreisbahn hält und zum Kreismittelpunkt gerichtet ist?
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2. Wovon hängt die Zentripetalkraft ab? Nenne die Formel!
.............................................................................................................................
3. Ein Auto mit (Masse 1 000 kg) fährt mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h
(13,9 m/s) auf einer Kreisbahn mit einem Radius von 25 m. Welche Zentripetalkraft
muss auf das Auto wirken, damit es auf der Kreisbahn bleibt?
.............................................................................................................................
4. Ein Auto wird aus der Kurve getragen. Nenne mögliche Gründe! (Auch der
beste Autofahrer kann sich über die Gesetzte der Physik nicht hinwegsetzen!
Welche Einstellungen sind im Straßenverkehr wichtig?)
.............................................................................................................................
5. Bei einer Kreisbewegung hört die Zentripetalkraft plötzlich zu wirken auf. In
welche Richtung bewegt sich der Körper weiter?
.............................................................................................................................
6. Wie nennt man die gegenseitige Anziehungskraft, mit der sich alle Körper
anziehen? ...........................................................................................................
7. Welche Bahnen beschreiben die Planeten bei ihrem Umlauf um die Sonne?
.............................................................................................................................
8. Wie verändert sich die Geschwindigkeit eines frei fallenden Körpers?
.............................................................................................................................