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Himmelsmechanik Im Universum gibt es keinen Stillstand, alles ist in Bewegung. Die Himmelskörper unterliegen den Gesetzen der Himmelsmechanik. Die Himmelsmechanik ist notwendig um die Umlaufbahnen von Satelliten, Planeten und Monden berechnen zu können. D Diiee w wiicchhttiiggsstteenn G Geesseettzzee zzuurr H Hiim mm meellssm meecchhaanniikk ssiinndd ddiiee KKeepplleerr G Geesseettzzee:: 1. Die Planeten bewegen sich um die Sonne in elliptischen Bahnen. Die Sonne steht dabei in einem Brennpunkt der Ellipse. Jede Ellipse besteht aus einer langen und einer kurzen Halbachse. 2. Man unterscheiden auf der Achse zwei Punkte. Den Aphel (weiter entfernt) und den Perihel. Die Verbindungslinie von einem Planeten zur Sonne überstreicht im gleichen Zeitraum die gleichen Flächen wenn der Planet näher bei der Sonne ist, ist er schneller, als wenn er weiter weg ist. 3. Die Quadrate der Umlaufzeiten der Planeten verhalten sich wie die dritten Potenzen ihrer mittleren Entfernung von der Sonne. Wenn man die Entfernung eines Planeten kennt, weiß man auch welche Geschwindigkeit er hat. Durch die Konstanz von Entfernung und Geschwindigkeit kann man auch die Masse des Planeten berechnen. KKeepplleerr:: 16. Jahrhundert, deutscher Staatsbürger, Mathematiklehrer, war sein ganzes Leben lang mit der Astronomie beschäftigt; hat mit Galileo Galilei zusammengelebt; hat einige von Galileos Ideen bewiesen; die Keplergesetze waren für die damalige Zeit etwas ganz besonderes, weil man bis zu dieser Zeit gedacht hat, dass alles rund und kreisförmig ist. N Neew wttoonn’’sscchhee A Axxiioom mee T Trräägghheeiittssggeesseettzz:: Ein Körper, auf den keine weitere äußere Kraft einwirkt, bewegt sich gradlinig weiter (ohne dass er eine Kurve macht) die Bewegung bleibt gleichförmig, wenn nicht eine Kraft entgegen wirkt Im Luftraum ist die Reibung mit der Luft das bremsende Element 1. Änderung der Bewegung erfolgt in Richtung der äußeren Kraft. Die Bewegung ist der Kraft die auf sie ausgewirkt wird proportional. 2. Jede Kraft erzeugt die gleich große Gegenkraft N Neew wttoonn’’ss G Grraavviittaattiioonnssggeesseettzz Gilt für alle Körper Jeder Körper im Universum wird von einem anderen Körper angezogen Die Anziehungskraft ist umso größer, je größer die Massen sind, umso kleiner die Anziehungskraft Erste Kosmische Geschwindigkeit: Ein Körperumkreist die Erde, ohne sozusagen herunterzufallen, wenn er mit genügend großer Geschwindigkeit tangential zur Erdoberfläche herab geschossen wird. Die Geschwindigkeit nennt man erste kosmische Geschwindigkeit. Die Umlaufbahn einer Geschwindigkeit von 7,9 km / s bedeutet, dass es eine Ellipse um die Erde macht. Zweite Kosmische Geschwindigkeit (11,2 km/s): Wenn das Geschoss diese Geschwindigkeit erreichen kann, dann bleibt es nicht in der Ellipse, sondern wird zu einer Hyperbel oder einer Parabel und das Geschoss kommt nie mehr zum Ausgangspunkt zurück. Satelliten: Satelliten in unserer Umlaufbahn befinden sich sozusagen immer im freien Fall auf sie wirken zwei Kräfte, einerseits das Gravitationsgesetz: möchte den Satelliten auf die Erde zurück holen. Trägheitsgesetzt: will den Satelliten weiter ins Weltall hinausschießen, da beide gleichgroß sind bleibt er immer dort wo er ist. D Diiee V Viieerr G Grruunnddkkrrääffttee 1. 2. 3. 4. Schwerkraft elektromagnetische Kraft schwache Kraft starke Kraft Diese vier Kräfte bestimmen wie sich die Materie verhält Diese vier Kräfte wirken unterschiedlich weit unterschiedlich stark in verschiedener Art und Weise Schwerkraft (Gravitation): beherrscht unseren Alltag wirkt nur anziehen reicht über große Entfernungen elektromagnetische Kraft (Coulomb-Kraft): beherrscht die ganze Elektronik wirkt über große Distanzen beherrscht unseren Alltag schwache Kraft wirkt bei den winzigsten Elementarteilchen schwach da der Wechselwirkungsquerschnitt sehr klein ist ist aber wenn sie wirkt, größer als die elektromagnetische Kraft Verantwortlich für gewisse radioaktive Zerfälle von Atomkernen verantwortlich Kürzeste Reichweite von allen Kräften starke Kraft ist für den Zusammenhalt der Protonen und der Neutronen im Atomkern verantwortlich hält die Kernbausteine zusammen viel stärker als die Coulomb-Kraft Atomkerne gegen die gegenseitig elektrische Abstoßung der Protonen stabilisieren. 1. 2. 3. 4. 5. Vergleich der 4 Kräfte Graviton Elektromagnetische Schwache Starke 1 10 2 10 13 10 38
