wpk.5 Gravitationslabor II


In unserem Sonnensystem kennen Sie einige Planeten, die von einem oder mehreren Monden begleitet werden. Die Ursache für die Bindung der Monde an die Planeten kennen Sie inzwischen: die Gravitationskraft. In der folgenden Simulation können Sie sich mit dem gemeinsamen "Tanz" der Planeten und Monde beschäftigen.

Aufgaben

A01: Klicken Sie in folgender Simulation ohne Veränderung der voreingestellten Parameter auf Animation starten. Warum begleitet der Mond den Planeten? Vom Planeten aus gesehen bewegt sich der Mond näherungsweise auf einer Kreisbahn. Erklären Sie mit Hilfe der Gravitationskraft, warum der Planet den Mond auf eine Kreisbahn zwingt.

A02: Ändern Sie bei ansonsten unveränderten Parametern, die Bahngeschwindigkeit des Mondes auf -29 und klicken dann auf Objekte setzen. Begründen Sie, warum sich die Form der Flugbahn im Vergleich zu A01 stark ändert? Suchen Sie eine negative Geschwindigkeit für den Mond, so dass er - vom Planeten aus gesehen - in guter Näherung wieder eine Kreisbahn fliegt.

A03: Stellen Sie folgende Parameter ein: Masse Mond 10500, Geschw. Mond: 29, Masse Planet 100000, Geschw. Planet 3, Entfernung: 100. Klicken Sie dann auf Animation starten. Erklären Sie die Beobachtung.
Setzen Sie die Geschwindigkeit des Mondes auf 6 und erklären Sie die Beobachtung.

A04: Experimentieren Sie mit den Parametern und suchen Sie dabei nach interessanten Choreographien. Nehmen Sie diese als Bildschirmkopie auf.

Dokumentieren Sie Ihre Antworten in einem geeigneten Textverarbeitungsprogramm und senden Sie das Dokument an Ihre Lehrkraft.

(10 XP)


In einem neuen Fenster starten: G-Simulation 3

In der Raumfahrt müssen Raumsonden und Raumschiffe mit Hilfe von Antrieben beschleunigt werden, um ihr Ziel zu erreichen. Jede Änderung des Bewegungszustands kostet dabei wertvollen Treibstoff. Wenn man die Gravitationskraft geschickt einsetzt, kann man dabei Treibstoff sparen.

Aufgaben

A01: Laden Sie die drei Flugmanöver und beobachten Sie das Verhalten des Raumschiffs. Woher kommt die Energie zur Beschleunigung, dem Bremsen oder der Änderung der Flugrichtung des Satelliten?

A02: Suchen Sie weitere Manöver, indem Sie mit den Parametern experimentieren.

A03: Recherchieren Sie im Internet nach Flugmanövern für Raumschiffe und Raumsonden, die in der Realität bereits durchgeführt wurden und erstellen Sie eine Präsentation zum Thema: "Flugmanöver von Raumschiffen mit Hilfe der Gravitation". Lassen Sie die Präsentation Ihrer Lehrkraft zukommen.

In einem neuen Fenster starten: G-Simulation 4

Unser Sonnensystem hat einen Durchmesser von etwa 7 Milliarden Kilometern. Im Sonnensystem gibt es 1 Sonne, 8 Planeten, die Monde der Planeten, Zwergplaneten, Kometen, Asteroiden, Meteoride, sowie Gas- und Staubteilchen und inzwischen auch metallischen Abfall aus der menschlichen Raumfahrt. Die Sonne besitzt dabei etwa 99,9 % der Gesamtmasse des Sonnensystems.

Wir fragen in diesem Modul nach dem Warum? Also, wie ist das Sonnensystem entstanden?

Professor Harald Lesch erklärt die Entstehung des Sonnensystems.

Unser System ist nach Aussage von Prof. Lesch eine absolute Rarität im Kosmos. In der folgenden Simulation können Sie die Entstehung eines Sonnensystems simulieren. Natürlich weit entfernt von der Realtität, aber Sie können eine Idee über die Dynamik des Verhaltens vieler Objekte unter Einwirkung der Gravitationskraft entwickeln.

Aufgaben

A01: Laden Sie die 4 Systeme möglicher Startpositionen von Gaswolken und beobachten Sie die Animation. Wenn Sie ungeduldig sind, können Sie den Zeitrafferwert erhöhen. Stellen Sie ein Hypothese auf, warum es im Kosmos vorallem Doppelsternsysteme mit wenigen Planeten gibt.

A02: Versuchen Sie durch Variation der Parameter ein Sonnensystem entstehen zu lassen, das dem unseren ähnelt. Erläutern Sie Ihre Beobachtungen.

A03: Recherchieren Sie nach der Antwort auf die Frage: wie weit in Kilometern ist der uns nächste Stern entfernt? (Damit ist natürlich nicht die Sonne gemeint, sondern der nächste Stern ausserhalb des Sonnensystems.) Wie lange bräuchte ein Raumschiff das \(30000 \tfrac{km}{h}\) schnell ist, für diese Strecke? Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse.

A04: Verfassen Sie ein kleines Essay zum Thema: Unser Kosmos ist eigentlich leer!

(10 XP)

Damit die Steuerung der Simulation problemlos funktioniert, starten Sie die Simulation bitte in einem neuen Fenster: Sonnensystemsimulation. Sollte die Animation hängen bleiben, was immer mal wieder vorkommen kann, laden Sie die Seite neu.