Bewegungsgesetze der Himmelskörper

Bewegung
der
Himmelskörper
… das Universum mit all seinen kosmischen Objekten bildet ein
geordnetes harmonisches, Ganzes ...
Sonnensystem
Alle Himmelskörper befinden sich
in ständiger Bewegung.
Sie führen Bewegungen um die
Sonne und einige um ihre eigene
Achse aus.
Sternensystem (Galaxie)
- Milchstraßensystem Auch die Sterne eines Sternensystems befinden sich in einer
ständigen Bewegung.
Mathematische und physikalische Gesetzmäßigkeiten:
Johannes Kepler
- 1571 - 1630
- deutscher Naturphilosoph, Mathematiker,
Astronom und Optiker
- bekennender Verfechter des heliozentrischen
Weltbildes
► Bewegungsgesetze der Planeten
Isaak Newton
- 1663 - 1726
- englischer Naturwissenschaftler und Philisoph
- Grundsteine der klassischen Physik
→ bedeutendster Wissenschaftler aller Zeiten
► Gravitationsgesetz
1. Gesetz:
Die Keplerschen Gesetze:
Die Planeten bewegen sich auf
Ellipsen, in deren einen Brennpunkt
die Sonne steht.
2. Gesetz:
E
E
M
S
E
Eine Verbindungslinie Sonne-Planet
überstreicht in gleichen Zeitabschnitten gleiche Flächen
→ Die Planeten besitzen in Sonnennähe eine
größere Geschwindigkeit als in Sonnenferne
3. Gesetz:
große
Halbachse a
größter Abstand
Sonne - Planet
Erde:
Aphel: 152,5Mio. km
Animation - WEB
kleinster Abstand
Sonne - Planet
Erde:
Perihel: 147,5Mio. km
Die Quadrate der Umlaufzeiten der
Planeten verhalten sich wie die
3.Potenzen der großen Bahnhalbachsen.
Das Gravitationsgesetz:
Newton
Gravitation beschreibt die gegenseitige Anziehung
von Körpern infolge ihrer Masse.
→ Massenanziehungskraft
Sie bildet eine der vier Grundkräfte der Physik.
Die Gravitationskraft FG besitzt unbegrenzte
Reichweite und lässt sich nicht abschirmen.
Abhängigkeiten:
Warum fällt der Apfel
(und alle anderen
Körper auch) nach
unten ?
Erdanziehung !?
1687: Gravitationsgesetz:
G, (g) … Gravitationskonstante
m1, m2 … Masse der beiden Körper
r … Mittelpunktabstand beider Körper
Gravitation und Planetenbewegung:
Die Planeten werden bei ihrer (fast kreisförmigen) Bewegung von der
der Gravitationskraft zwischen Sonne und Planet „festgehalten“.
FG
S
P
FZ
Zwischen der Gravitationskraft FG und der
Zentrifugalkraft (Fliehkraft) FZ existiert ein
Kräftegleichgewicht.
* zur Information:
Diese Gesetzmäßigkeiten gelten auch für die Bewegung des Mondes
um die Erde und künstliche Raumflugkörper (Satelliten).
Ellipse als geometrische Figur:
Eine Ellipse ist die Menge aller Punkte der Ebene, für die die
Summe der Abstände zu zwei gegebenen Punkten F1 und F2
gleich ist. Die Punkte F1 und F2 heißen Brennpunkte.
S4
𝐹1𝑃 + 𝐹2𝑃 = 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡
S1
F1
F2
M
S2
Die Achse durch die beiden
Brennpunkte heißt Hauptachse.
S3
Der Mittelpunkt M teilt die Hauptachse in zwei gleich lange große
Halbachsen MS1 und MS2.
Senkrecht zur Hauptachse durch M verläuft die Nebenachse und erzeugt
die gleich langen kleinen Halbachsen MS3 und MS4.
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