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Gravitationsgesetz – Beispiel Ebbe und Flut

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Die Autor*innen
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Jakob Köbner
Gravitationsgesetz – Beispiel Ebbe und Flut
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse - 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Gravitationsgesetz – Beispiel Ebbe und Flut Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Gravitationsgesetz – Beispiel Ebbe und Flut kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib an, was Newton 1687 erklärte.

    Tipps

    Überlege, ob die Masse wirklich wichtig ist für das Phänomen Gravitation.

    Lösung

    Newton hat 1687 etwas Wichtiges festgestellt, nämlich, dass sich alle Massen gegenseitig anziehen.

    Das bedeutet, dass jede Masse, egal welche Größe sie hat, auch eine Gravitation besitzt, also eine Anziehungskraft auf andere Massen.

  • Nenne die Formel für die Gravitationskraft.

    Tipps

    Überlege, wofür G und g stehen.

    Lösung

    Um die Gewichtskraft zu berechnen, nutzt du die Formel $F_G=-G\dfrac{m_1\cdot m_2}{r^2}$, aber auch $F_G=-G\dfrac{m_1\cdot m_2}{r^2}\cdot e_r$. Es ist die gleiche Formel, ergänzt um eine zusätzliche Richtungskomponente, die anzeigt, dass die Kraft von $m_1$ zu $m_2$ geht.

  • Gib an, wie sich das Wasser auf der Erde durch den Mond verteilt.

    Tipps

    Auf der dem Mond abgewandten Seite wirkt dessen Anziehungskraft viel schwächer.

    Lösung

    Wenn der Mond auf der einen Seite das Wasser anzieht, nimmt man schnell an, es wäre wie im ersten Bild, richtig ist aber das dritte Bild.

    Denn auf der Mondseite wird das Wasser zwar angezogen, aber auf der anderen Seite wirkt die Zentrifugalkraft stärker. Dadurch wird dort das Wasser weggedrückt, man hat also auf der Mondseite und der abgewandten Seite Fluten.

    Senkrecht zum Mond ist Ebbe, weil das Wasser zu den Flutseiten gezogen wird. Diese zwei Flutberge beeinflussen auch das System Nordsee. Daher haben wir dort auch zweimal am Tag Flut und Ebbe.

  • Erkläre, wie Ebbe und Flut entstehen.

    Tipps

    Die anziehende Kraft zwischen Himmelskörpern ist die Gravitation.

    Lösung

    Wieso haben wir eigentlich zwei Fluten?

    Auf der Mondseite wird das Wasser zwar durch die Gravitation angezogen, aber auf der anderen Seite wirkt die Zentrifugalkraft stärker. Dadurch wird dort das Wasser weggedrückt, man hat also auf der Mondseite und der abgewandten Seite Fluten.

    Senkrecht zum Mond ist Ebbe, weil das Wasser zu den Flutseiten gezogen wird.

  • Nenne Dinge, die eine Gravitation erzeugen.

    Tipps

    Elektronen haben eine Masse.

    Lösung

    Was hat eigentlich alles eine Gravitation?

    Richtig ist: Alles. Alles, was eine Masse hat, hat auch eine Gravitation, Elektronen eine sehr kleine, Planeten eine sehr große.

  • Berechne die Gravitationskraft $F_G$.

    Tipps

    Du brauchst $F_G=G\dfrac{m_1m_2}{r^2}$.

    r ist der Abstand zwischen Erd- und Mondmittelpunkt.

    Lösung

    Um diese wirklich große Kraft zu berechnen, haben wir hier ziemlich viele Werte bekommen, aber eigentlich müssen wir nur alles einsetzen, und zwar in $F_G=G\dfrac{m_1m_2}{r^2}$.

    Die Gravitationskonstante ist G und die Massen kann man einfach so einsetzen.
    Nur bei der Entfernung r müssen wir ein wenig tun, nämlich Erdradius, Mondradius und Entfernung addieren, denn r ist der Abstand zwischen beiden Mittelpunkten.

    Wir haben also:

    $F_G=6,67259\cdot 10^{-11}~\dfrac{m^3}{kgs^2}\dfrac{5,972\cdot 10^{24}~kg\cdot 7,349\cdot 10^{22}~kg}{(6371.000~m+1738000~m+376.291.000~m)^2}=1,982\cdot 10^{20}~N\approx 2\cdot 10^{20}~N $.

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