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Frage

Was versteht man unter dem Newton'schen Gravitationsgesetz? 

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Antwort

Das Newton´sche Gravitationsgesetz ist ein physikalisches Gesetz der klassischen Physik. Es besagt, dass jeder Massenpunkt auf jeden anderen Massenpunkt mit einer anziehenden Gravitationskraft einwirkt. 

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Frage

Wer stellte das Newton'sche Gravitationsgesetz auf und in welchem Jahr?

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Antwort

Isaac Newton stellte das Gravitationsgesetz im Jahr 1687 auf. 

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Frage

Welche weiteren Axiome stellte Isaac Newton neben dem Gravitationsgesetz auf? 

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Antwort

Er stellte das Trägheitsgesetz, das Kraftgesetz und das Wechselwirkungsgesetz auf. 

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Frage

Wofür liefert das Newton'sche Gravitationsgesetz eine Erklärung? 

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Antwort

 Das Newton'sche Gravitationsgesetz liefert eine Erklärung für die Schwerkraft der Erde, für den Mondumlauf, für die Planetenbewegungen, für die Gezeiten und die Bahnstörungen des Mondes und der Planeten. 

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Frage

Wie kam Isaac Newton die Idee für das Gravitationsgesetz?

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Antwort

Isaac Newton kam die Idee beim Beobachten eines vom Baum fallenden Apfels. 

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Frage

Wie können Gravitationskräfte definiert werden?

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Antwort

Als Gravitationskräfte bezeichnet man diejenigen Kräfte, die Körper aufgrund ihrer Massen aufeinander ausüben. Zwei Körper üben also aufeinander anziehende Kräfte aus. 

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Frage

Wodurch zeichnen sich Gravitationskräfte zweier Körper aus? 

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Antwort

Die Richtung der Gravitationskräfte zweier Körper verläuft auf der Verbindungslinie der Schwerpunkte der beiden Körper und sind wegen des Wechselwirkungsgesetzes entgegengesetzt. Sie haben den gleichen Betrag, der proportional zu den Massen der Körper ist, und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes r ihrer beiden Schwerpunkte. 

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Frage

Wie lautet die Formel zur Berechnung der Gravitationskraft? 

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Antwort

Die Formel zur Berechnung der Gravitationskraft lautet : F= G x m1xm2 / r² 

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Frage

Für was steht der in der Formel für die Gravitationskraft vorkommende Buchstabe G?

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Antwort

Der Buchstabe G steht für die Gravitationskonstante.

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Frage

Was ist die Gravitationskonstante? 

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Antwort

Die Gravitationskonstante ist eine universelle Naturkonstante, die die Stärke der Gravitation bestimmt.

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Frage

Welchen Wert hat die Gravitationskonstante? 

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Antwort

Die Gravitationskonstante hat den Wert G=6,67390⋅10 hoch −11 m³/kg⋅s²

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Mit welchen Formeln kann die Gravitationsbeschleunigung errechnet werden? 

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Antwort

Formel 1: a=F/m


Formel 2: a= GxM / r²

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Frage

Für welche Gravitationsfelder gilt das Newton'sche Gravitationsgesetz?

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Antwort

Das Newton'sche Gravitationsgesetz gilt für schwache und zeitunabhängige Gravitationsfelder.

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Frage

Welche Theorie verwendet man für sehr starke Gravitationsfelder?

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Antwort

Für sehr starke Gravitationsfelder verwendet man die Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein. 

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Frage

Worin liegen die Grenzen des Newton'schen Gravitationsgesetzes? 


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Antwort

Das Newton'sche Gravitationsgesetz gibt weder die Ursache für die Gravitationskraft an, noch erklärt es, wie die Gravitation über die Entfernung wirken kann. 

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Frage

Wie wird in der Physik ein Massenpunkt definiert?

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Antwort

Ein Massenpunkt ist die Idealisierung eines realen Körpers, bei dem man sich vorstellt, dass seine Masse in seinem Schwerpunkt konzentriert ist. 

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Frage

Was ist ein Gravitationsfeld? 

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Antwort

Das Gravitationsfeld ist das Kraftfeld, das durch die Gravitation von Massen hervorgerufen wird. 


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Frage

Wie kann das Gravitationsfeld noch genannt werden? 

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Antwort

Das Gravitationsfeld kann auch Schwerkraftfeld genannt werden.

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Frage

Was ist die Gravitation?

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Die Gravitation – auch Massenanziehung genannt – ist eine der vier Grundkräfte der Physik. Sie beschreibt die gegenseitige Anziehung von Massen.

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Frage

Was bewirkt die Gravitation auf der Erde? 

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Antwort

Auf der Erde bewirkt die Gravitation, dass alle Körper nach „unten“, das heißt zum Erdmittelpunkt, gezogen werden, sofern sie nicht von anderen Kräften davon gehindert werden. 

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Frage

Wie entsteht Gravitation? 

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Antwort

Gravitation entsteht dadurch, dass eine Masse M bei ihrer Anwesenheit den Zustand eines Raumes verändert. Der Raum erhält dabei die physikalischen Eigenschaft, Gravitationskraft zwischen dieser und anderer Massen übertragen zu können. Im Raum um eine Masse herrscht also ein Gravitationsfeld. 

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Frage

Wie lässt sich ein Gravitationsfeld veranschaulichen? 

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Antwort

Veranschaulichen lässt sich ein Gravitationsfeld ähnlich wie ein magnetisches oder elektrisches Feld durch Feldlinien oder Äquipotenziallinien. 

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Frage

Was ist die Gravitationsfeldstärke? 

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Antwort

Die Gravitationsfeldstärke gibt an, wie groß die Gravitationskraft auf einen Körper im Gravitationsfeld ist. 

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Wie berechnet man die Gravitationsfeldstärke ? 

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Antwort

Man berechnet die Gravitationsfeldstäke mit der Formel g= FG/m.

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Frage

Wie kann das Gravitationsfeld einer punktförmigen Masse noch bezeichnet werden? 

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Antwort

Das Gravitationsfeld einer punktförmigen Masse wird auch als radialsymmetrisches Feld bezeichnet. 

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Frage

Je näher die Feldlinien zur Masse kommen, umso enger liegen sie aneinander. Was sagt diese Beobachtung in Hinsicht auf die Gravitationsfeldsträke aus? 

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Antwort

Die Gravitationsfeldstärke ist in der Nähe der Masse größer als bei einer weiteren Entfernung. 

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Frage

Wie schaut das Gravitationsfeld an der Erdoberfläche aus? 

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Antwort

Die Feldlinien des Gravitationsfeldes an der Erdoberfläche stehen senkrecht zur Erdoberfläche.

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Frage

Welchen konstanten Wert hat die Gravitationsfeldstärke für alle Punkte in der Nähe der Erdoberfläche? 

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Antwort

Der Wert der Gravitationsfeldstärke für alle Punkte in der Nähe der Erdoberfläche beträgt g= 9,81 N/kg.  

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Frage

Welche Eigenschaften hat die Gravitationskraft in der Nähe der Erdoberfläche? 

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Antwort

Die Gravitationsfeldstärke an der Erdoberfläche ist nahezu konstant. Die Feldlinien des Gravitationsfeldes sind alle gleich lang und stehen senkrecht zur Erdoberfläche. 

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Frage

Welche Formel ergibt sich, wenn man die Formel für die Gravitationskraft (Newton'sches Gravitationsgesetz) in die Formel für die Gravitationsfeldstärke einsetzt? 

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Antwort

Es ergibt sich die Formel g= G x M/r². 

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Frage

Wie kann das Gravitationsfeld in der Nähe der Erdoberfläche noch genannt werden? 

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Antwort

Es kann als homogenes Gravitationsfeld bezeichnet werden. 


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Was versteht man unter den kosmischen Geschwindigkeiten?

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Antwort

Als Kosmische Geschwindigkeiten bezeichnet man die Geschwindigkeiten, die ein Körper mindestens erreichen muss, um von einem Himmelskörper aus auf eine Bahn um diesen Himmelskörper oder um diesen Himmelskörper zu verlassen. 

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Frage

Welchen Wert hat die zweite kosmische Geschwindigkeit auf der Erde? 

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Antwort

Für die Erde hat die zweite kosmische Geschwindigkeit den Wert v= 11,19 Kilometer pro Sekunde.


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Frage

Was ist die dritte kosmische Geschwindigkeit? 

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Antwort

Die dritte kosmische Geschwindigkeit beschreibt, wie schnell ein Körper von der Erdoberfläche abgeschossen werden muss, um antriebslos das Gravitationsfeld der Erde und der Sonne zu verlassen.

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Frage

Welchen ungefähren Wert hat die dritte kosmische Geschwindigkeit auf der Erde? 

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Antwort

Für die Erde wurde ein ungefährer Wert von v~ 16,67 Kilometern pro Sekunde errechnet.


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Frage

Welche zwei Arten von Satelliten gibt es? 

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Es gibt künstliche und natürliche Satelliten.

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Frage

Nenne vier Beispiele für verschiedene Arten von Satelliten.

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Antwort

Neben Forschungssatelliten gibt es auch Wettersatelliten, Nachrichtensatelliten, Spionagesatelliten oder geostationäre Satelliten, die Fernsehprogramme übertragen.

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Frage

An welchem Punkt einer Satellitenbahn bewegt sich der Satellit am schnellsten? 

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Antwort

Der erdnächste Punkt einer Satellitenbahn wird Perigäum genannt. Hier besitzt der Flugkörper seine höchste Geschwindigkeit.

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Frage

An welchem Punkt einer Satellitenbahn bewegt sich der Satellit am langsamsten? 

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Antwort

Der Punkt, an dem der Satellit sich am langsamsten bewegt, nennt man Apogäum. Er ist von der Erde am weitesten entfernt. 

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Wie nennt man die Bahnneigung noch? 

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Antwort

Die Bahnneigung wird auch Inklination genannt. 

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Frage

Was ist die Bahnneigung oder Inklination? 

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Antwort

Der Winkel zwischen der Ebene der Satellitenbahn und der Ebene des Erdäquators wird in Gradmaß angegeben und nennt sich Bahnneigung oder Inklination.

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Frage

Was ist eine Polarbahn? 

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Antwort

Die Bahn des Satelliten verläuft direkt über den Polen, wenn die Inklination 90 Grad beträgt. Man spricht dann auch von einer Polarbahn.

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Frage

Was ist eine äquatoriale Bahn? 

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Antwort

Eine äquatoriale Bahn entsteht, wenn die Bahnneigung 0 Grad ist. Die Bahn verläuft dann nämlich genau über dem Äquator.

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Frage

Wie groß ist der Radius einer Satellitenbahn eines geostationären Satelliten und in welcher Höhe über dem Erdboden befindet er sich ?

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Antwort

Der Radius einer geostationären Flugbahn beträgt etwa 42.000 km und der Satellit steht 35786 km über der Erdoberfläche.

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Frage

Nenne drei Beispiele für geostationäre Satelliten. 

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Antwort

Kommunikationssatelliten, Wettersatelliten oder Fernsehsatelliten sind typische Beispiele für geostationäre Satelliten. 

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Frage

Was ist eine HOHMANN - Bahn? 

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Antwort

HOHMANN - Bahnen sind Flugbahnen, bei denen ein Raumflugkörper möglichst ohne Treibstoffverbrauch sein Ziel erreicht. Es besteht die Möglichkeit, die Flugbahn so zu wählen, dass der Raumflugkörper eine elliptische Bahn hat, die die Erdbahn und die Bahn des Zielplaneten tangential berührt. Dann wird am wenigsten Treibstoff verbraucht.

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Frage

Was ist ein Swing-by-Manöver? 

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Antwort

Das Swing-by-Manöver lässt sich wie folgt beschrieben: Nähert sich eine Raumsonde einem anderen Planeten, so wird sie in seinem Gravitationsfeld beschleunigt. Außerdem wird die Bahnform der Sonde beeinflusst. Die Bahngeschwindigkeit und Flugbahn der Raumsonde lässt sich auf diese Weise ohne irgendeinen Antrieb ändern. 

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Frage

Man möchte einen Satelliten auf eine stabile Umlaufbahn um die Erde bringen. Welche Geschwindigkeit wird mindestens benötigt?

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Antwort

Es wird mindestens die erste kosmische Geschwindigkeit von v= 7,910 km/s benötigt.

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Frage

Man möchte, dass ein Satellit die Umlaufbahn der Erde verlässt. Welche Geschwindigkeit wird mindestens benötigt? 

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Antwort

Es wird mindestens die zweite kosmische Geschwindigkeit von v=11,2 km/s benötigt. 

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Frage

Wie sieht eine Satellitenbahn eines Satelliten aus, der mit einer Geschwindigkeit zwischen 7,9 km/s und 11,2 km/s ins All geschossen wurde? 

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Antwort

Die Bahn eines solchen Satelliten verformt sich zu einer Ellipse. 

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Frage

Wie nennt man den Planeten, der von einem natürlichen Satelliten (Mond) umkreist wird? 

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Man nennt diesen Planeten auch Mutterplanet. 

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Frage

Warum sind HOHMANN - Bahnen wichtig für die Planung interplanetarer Flüge? 

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Antwort

HOHMANN – Bahnen sind aufgrund ihrer Energiesparsamkeit extrem bedeutsam für die Realisierung interplanetarer Flüge.

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Frage

Was sind die kosmischen Geschwindigkeiten ? 

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Antwort

Als Kosmische Geschwindigkeiten bezeichnet man die Geschwindigkeiten, die ein Körper mindestens erreichen muss, um von einem Himmelskörper aus auf eine Bahn um diesen Himmelskörper oder um diesen Himmelskörper zu verlassen. 

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Frage

Wie wird die erste kosmische Geschwindigkeit noch genannt? 

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Sie wird auch Kreisbahngeschwindigkeit genannt. 

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Wie wird die zweite kosmische Geschwindigkeit noch genannt?

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Antwort

Sie wird auch Fluchtgeschwindigkeit aus der Erde genannt. 

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Wie wird die dritte kosmische Geschwindigkeit noch genannt?

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Antwort

Sie wird auch Fluchtgeschwindigkeit aus dem Sonnensystem genannt.

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Frage

Warum sind die drei kosmischen Geschwindigkeiten essentiell für die Raumfahrt? 

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Antwort

Die drei kosmischen Geschwindigkeiten sind essentiell für die Raumfahrt. Mit deren Hilfe lässt sich nämlich abschätzen, welche Endgeschwindigkeit Raketen haben müssen, um einen Satelliten in eine stabile Umlaufbahn zu bringen oder Menschen zu anderen Himmelskörpern zu befördern oder mit einer Sonde unser Sonnensystem zu verlassen. 

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Frage

Was beschreibt die erste kosmische Geschwindigkeit? 

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Antwort

Die erste kosmische Geschwindigkeit beschreibt, wie schnell ein Körper horizontal von der Erdoberfläche abgeschossen werden müsste, um antriebslos auf der Kreisbahn der Erde zu bleiben ohne auf die Erdoberfläche zurückzufallen.

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Frage

Welchen Wert hat die erste kosmische Geschwindigkeit auf der Erde?

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Antwort

Für die Erde beträgt der Wert ersten kosmischen Geschwindigkeit v= 7,910 Kilometer pro Sekunde.

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Wie lautet die Formel zur Berechnung der ersten kosmischen Geschwindigkeit?

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Antwort

Die Formel lautet wie folgt:


v= Wurzel aus G mal M/r


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Frage

Was besagt die zweite kosmische Geschwindigkeit? 

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Antwort

Die zweite kosmische Geschwindigkeit beschreibt, wie schnell ein Körper von der Erde abgeschossen werden müsste, um antriebslos das Gravitationsfeld der Erde zu verlassen.

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Frage

Welchen Wert hat die zweite kosmische Geschwindigkeit auf der Erde? 

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Antwort

Für die Erde hat die zweite kosmische Geschwindigkeit den Wert v= 11,19 Kilometer pro Sekunde. 

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Frage

Mit welcher Formel kann die zweite kosmische Geschwindigkeit errechnet werden? 

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Antwort

Die Formel lautet:


v= Wurzel aus 2G mal M/r 

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Was wird bei der Errechnung der zweiten kosmischen Geschwindigkeit außer Acht gelassen?

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Antwort

Es werden die Eigenrotation der Erde und Swing-by-Manöver an anderen Planeten außer Acht gelassen. 

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Frage

Was beschreibt die dritte kosmische Geschwindigkeit?

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Antwort

Die dritte kosmische Geschwindigkeit beschreibt, wie schnell ein Körper von der Erdoberfläche abgeschossen werden muss, um antriebslos das Gravitationsfeld der Erde und der Sonne zu verlassen.

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Frage

Was wird bei der Errechnung der dritten kosmischen Geschwindigkeit berücksichtigt beziehungsweise nicht berücksichtigt?

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Antwort

Es werden die Eigenrotation der Erde oder Swing-by-Manöver an anderen Planeten nicht beachtet. Die Bahngeschwindigkeit der Erde um die Sonne wird aber berücksichtigt.


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Welchen Wert hat die dritte kosmische Geschwindigkeit auf der Erde?

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Es wurde für die Erde ein ungefährer Wert von v~ 16,67 Kilometern pro Sekunde errechnet. 

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Mit welcher Formel kann die dritte kosmische Geschwindigkeit berechnet werden? 

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Die Formel lautet: v~ Wurzel aus 2G mal M der Sonne / r der Erde 

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Was beschreiben die Keplerschen Gesetze im Allgemeinen? 

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Alle drei Keplerschen Gesetze beschreiben die fundamentalen Gesetzmäßigkeiten des Umlaufs der Planeten um die Sonne.

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Warum haben die Keplerschen Gesetze eine große wissenschaftliche Bedeutung? 

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 Die Keplerschen Gesetze stellten einen wesentlichen Schritt bei der Überwindung der mittelalterlichen hin zur neuzeitlichen Wissenschaft dar. Sie sind deshalb bis heute von grundlegender Bedeutung für die Astronomie

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Frage

Für welche Objekte gelten die Keplerschen Gesetze noch außer für Planeten, die um die Sonne kreisen? Nenne drei Beispiele. 

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Auch gelten die Keplerschen Gesetze unter Anderem für Monde, Asteroidengürtel oder die Ringe des Jupiter und Saturn.

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Frage

Warum gelten die Keplerschen Gesetze auf als Basis für die Raumfahrt und für Satellitenbahnen? 

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Die Keplerschen Gesetze lassen sich auch auf künstliche Satelliten anwenden und zählen für diese genauso wie für Planeten.

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Frage

Wie nennt sich das Prinzip, nach dem die Keplerschen Gesetze für das ganze Universum gültig sind? 

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Antwort

Es nennt sich das kosmologische Prinzip.

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Frage

Welcher Astronom spielte neben Johannes Kepler eine Rolle bei dem Fund der Keplerschen Gesetze? 

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Antwort

Tycho Brahe hatte die besten Messinstrumente zur Verfügung und erlangte durch sie die genauesten Sternpositionen. Brahe war ein guter Experimentalphysiker, der seine astronomischen Beobachtungen sehr exakt und sorgfältig miss und nachprüfte. Seine Beobachtungen waren die Basis der theoretischen Erklärungen von Johannes Kepler.


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Frage

Von wem wurden die Keplerschen Gesetze gefunden? 

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Antwort

Der Astronom Johannes Kepler (1571-1630) fand die Gesetzmäßigkeiten der Planeten Anfang des 17. Jahrhunderts. 

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Wie lautet das erste Keplersche Gesetz? 

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Antwort

Die Planeten bewegen sich auf elliptischen Bahnen. In einem gemeinsamen Brennpunkt steht die Sonne.

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Frage

Welche Aussage lässt sich aus dem ersten Keplerschen Gesetz ableiten? 

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Antwort

Aus dem ersten Keplerschen Gesetz folgt, dass sich bei der Bewegung von Planeten um die Sonne der Abstand von Planet zu Sonne ständig ändert.

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Wie werden die Punkte genannt, an denen der Abstand der Erde zur Sonne am größten beziehungsweise am geringsten ist? 

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Antwort

Den Punkt, an dem die Erde den geringsten Abstand zur Sonne hat, nennt man Perihel. Den Punkt, an dem die Erde den größten Abstand zur Sonne hat, nennt man Aphel. 

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Wie lautet das zweite Keplersche Gesetz? 

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Antwort

Die Verbindungslinie von Sonne und Planet überstreicht in gleichen Zeiten gleich große Flächen. 

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Was folgt aus dem zweiten Keplerschen Gesetz? 

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Aus dem zweiten Keplerschen Gesetz folgt, dass sich Planeten auf ihrer Bahn mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegen. Dabei sind die in Sonnennähe schneller, in Sonnenferne dagegen langsamer.

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Wie nennt man die Verbindungslinie zwischen einem Planeten und der Sonne? 

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Antwort

Die Verbindungslinie wird auch Fahrstrahl genannt.

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Wie lautet das dritte Keplersche Gesetz?

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Antwort

Die Quadrate der Umlaufzeiten zweier Planeten verhalten sich wie die dritten Potenzen der großen Halbachsen ihrer Bahnen. 

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Wie kann das dritte Keplersche Gesetz als Formel ausgedrückt werden? 

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Antwort

T1² / T2² = a1³ / a2³ 

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Was folgt aus dem dritten Keplerschen Gesetz? 

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Antwort

Aus dem dritten Keplerschen Gesetz folgt, dass die Bahngeschwindigkeit von Planeten mit wachsendem Abstand von der Sonne abnimmt. 

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Frage

Warum dreht sich der Merkur schneller um die Sonne als die Erde? 

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Antwort

Das dritte Keplersche Gesetz besagt, dass sich sonnennahe Planeten schneller um die Sonne drehen als sonnenferne Planeten. Da die Erde im Sonnensystem weiter entfernt von der Sonne ist als der Merkur, dreht sie sich langsamer um die Sonne als dieser.

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Frage

Wie ist die mittlere Entfernung der Erde zur Sonne? Wie kann diese Entfernung abgekürzt werden? 

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Antwort

Die mittlere Entfernung der Erde zur Sonne beträgt 149,6 Millionen Kilometer. Die Entfernung wird auch als Astronomische Einheit (AE) abgekürzt. 

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