Hilfe für Physikklausur 11. Klasse?
Hi Leute,
ich schreibe morgen eine Physikklausur und checke garnichts von der kompletten Nr. 2. Kann jemand vielleicht die Aufgaben lösen und erklären, damit ich wenigstens ein paar Punkte schreibe?
Vielen Dank im Voraus!
1 Antwort
Vielleicht ist die Lösung schon zu viel und der Lehrer will das mit der Sonne gar nicht wissen.
Punkt 1: Ja, ich habe mich in der Eile mit Zentripetal und Zentrifugalkraft vertan. Das sollte hier die Zentrifugalkraft sein.
Punkt 2: Das ist großer Unsinn. Wenn wir hier mal von der Laborvariante ausgehen, wo es wirklich Umlaufkreise sind und keine anderen Kräfte eine Rolle spielen, die in der Realität für kleine Abweichungen sorgen: bei Gravitation und Zentrifugalkraft handelt es sich um ein "Kräfte"gleichgewicht! Nach dem 1. newtonischen Axiom, woraus direkt die Zentrifugalkraft resultiert, hat der Mond keine andere mögliche Bewegungsrichtung als die Kreisbahn um die Erde mit ungefähr dem selben Radius!
Wäre die Gravitationskraft wesentlich größer, als die Zentripetalkraft, würde der Mond in den letzten 4 mrd. Jahre längst auf die Erde gestürzt. Wäre die Zentripetalkraft wesentlich größer, als die Gravitation, wäre der Mond schon längst davon geflogen. Das ist alles nicht die Realität, weil beide "Kräfte" sich die Waage halten.
In der Realität entfernt sich der Mond übrigens tatsächlich, weil die Rotation der Erde durch die Gezeitenkräfte gebremst wird und der Mond sich so immer weiter entfernt.
Ich meine hier übrigens wieder die Zentrifugalkraft nicht die Petal. Und dein Fehler liegt in der Annahme, dass ein Körper sich kräftefrei verhält, wenn er sich in einem Kräftegleichgewicht befindet, was nicht der Realität entspricht.
Gehst Du hier etwa stillschweigend von einem mitrotierenden Koordinatensystem aus? Da kann man von einem Kräftegleichgewicht sprechen, aber die Zentrifugalkraft ist dabei rein fiktiv. Man führt sie per Definition ein, um den Körper auf seiner Kreisbahn "ruhen" zu lassen, was für manche Untersuchungen praktisch sein kann.
Für die Aufgabe des Fragestellers wäre diese Betrachtungsweise hilfreich, falls der Verfasser des Aufgabenblatts sie im Sinn gehabt, jedoch didaktisch fragwürdigerweise darauf verzichtet haben sollte, dies dazuzusagen.
Ansonsten: Nein, bei Gravitation und Zentrifugalkraft handelt es sich um Kraft und Gegenkraft. Siehe 3. Newtonsches Axiom. Dies ist kein Kräftegleichgewicht, sondern etwas anderes, wird aber oft damit durcheinandergebracht.
https://de.wikipedia.org/wiki/Actio_und_Reactio#Wechselwirkung_und_Gleichgewicht
In der Realität ist die Gravitationskraft tatsächlich größer als die Zentripetalkraft, denn reale Umlaufbahnen sind keine Kreisbahnen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Zentripetalkraft#Unterschied_von_Zentripetalkraft_und_Zentralkraft
Der Mond ist deshalb nicht auf die Erde gestürzt, weil der erdnächste Punkt seiner Bahnellipse nicht innerhalb, sondern außerhalb der Erde liegt, das ist alles. Davon geflogen ist er nicht, weil er zu langsam ist, und damit zu wenig Energie hat, um es aus dem Gravitationstrichter der Erde hinaus zu schaffen.
An der Zeichnung stimmt etwas nicht:
Zentripetalkraft und Gravitationskraft sind nicht zwei Kräfte, sondern ein und dieselbe Kraft. Sie wirkt auf den Mond, nicht auf die Erde, und sorgt dafür, dass der Mond sich auf einer Kreisbahn bewegt.
Daraus ergibt sich auch, dass es da *kein* Kräftegleichgewicht gibt. Gäbe es ein Kräftegleichgewicht, dann wäre der Mond auf keiner Umlaufbahn, sondern täte das, was er nach dem Ersten Newtonschen Gesetz tun müßte. Er wäre davongeflogen und "seit undenklichen Zeiten" irgendwo ganz weit weg auf einer geradlinigen Bahn unterwegs.