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Himmelskörper – Bewegung

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Die Autor*innen
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Jakob Köbner
Himmelskörper – Bewegung
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse - 11. Klasse - 12. Klasse

Himmelskörper – Bewegung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Himmelskörper – Bewegung kannst du es wiederholen und üben.
  • Nenne die Definition der Gravitation.

    Tipps

    Was ist der Unterschied zwischen Masse und Gravitation?

    Überlege dir, was die vier physikalischen Grundkräfte sind.

    Schwerkraft ist nicht das Gleiche wie Gewichtskraft.

    Lösung

    Gravitation ist ein anderes Wort für Gravitationskraft oder Schwerkraft.

    Wichtig ist es, die Schwerkraft nicht mit der Gewichtskraft zu verwechseln. Die Gewichtskraft beschreibt die Kraft, mit der eine Masse zum Beispiel auf der Erdoberfläche angezogen wird. Die Formel lautet F=m$\cdot$g. Diese Fallbeschleunigung g hat auf der Erdoberfläche in Deutschland einen Wert von g=9,81 N/kg.

    Obwohl Gewichtskraft und Schwerkraft die gleiche Ursache haben, darf man beide nicht durcheinander bringen. Daher sprechen wir meistens nicht von der Schwerkraft, sondern von der Gravitationskraft.

    Die Gravitation beschreibt die Kraft, die zwei Körper aufeinander ausüben. Sie ist zwar abhängig von der Masse der Körper zwischen denen sie wirkt, jedoch nicht mit der Masse selbst oder seiner Einheit, dem Kilogramm, zu verwechseln.

    Betrachtet man drei Körper, dann überlagern sich jeweils die Kräfte zwischen zwei Körpern. Man kann also die Kraft zwischen Körper 1 und 2, zwischen 2 und 3 sowie 3 und 1 bestimmen und diese Kräfte nacheinander mit zwei Kräfteparallelogrammen addieren.

    Das kann man einfach so machen, da sich die Gravitationskraft nicht auf die verschiedenen Massen aufteilt. Sonst müssten wir schließlich auch leichter werden, sobald ein Meteorit auf der Erde einschlägt.

    Obwohl die Gravitation enorme Auswirkungen auf unser Sonnensystem und unser Leben auf der Erde hat, ist sie eine sehr schwache Kraft im Vergleich zu den anderen Grundkräften.

  • Beschreibe die Entwicklung unseres Weltbildes.

    Tipps

    Welche Weltbilder hatte man früher?

    Überlege dir, in welcher Reihenfolge die Weltbilder entwickelt worden sein könnten.

    Lösung

    Lange vor dem Beginn unserer Zeitrechnung hat man sich bereits über die Erde Gedanken gemacht und ist davon ausgegangen, dass die Erde eine Scheibe ist. Nach und nach entwickelten die bekannten Physiker Aristoteles, Ptolemäus und Kopernikus das vorherrschende Weltbild.

    Es wird heliozentrisches Weltbild genannt, weil die Sonne im Zentrum steht und die Planeten sich auf Bahnen um die Sonne drehen. Zur Zeit ist man dabei, unsere Galaxie zu erforschen. In so einer Galaxie gibt es sehr viele Sonnensysteme. Das Zentrum eines solchen Sonnensystems ist die Sonne selbst, die auf der Erde als Stern wahrgenommen werden kann. Um diese Sonne kreisen sehr häufig Planeten. Das Zentrum der Galaxie wiederum ist ein schwarzes Loch.

    Nach heutigen wissenschaftlichen Erkenntnissen besitzt etwa jeder fünfte sonnenähnliche Stern einen erdähnlichen Planeten. Das heißt, dass sich der Planet in einer Entfernung befindet, in der es nicht zu heiß und nicht zu kalt zum Leben ist.

  • Beschreibe die Epizykeltheorie.

    Tipps

    Überlege dir, was geozentrisch bedeutet.

    Lösung

    Nachdem man die Planetenbahnen beobachtet und dabei festgestellt hat , dass sich die Planeten nicht so wie erwartet in Form von Kreisen über den Himmel bewegten, wurde die Epizykeltheorie entwickelt. Sie diente dazu, die Beobachtungen am Himmel mit dem geozentrischen Weltbild in Übereinstimmung zu bringen.

    Umso genauer man beobachtete, umso mehr musste man diese Theorie erweitern und anpassen, damit sie die beobachteten Planetenbahnen korrekt beschrieb.

  • Nenne Argumente, die für eine kugelförmige Erde sprechen.

    Tipps

    Überlege dir, wie du beobachten kannst, ob du dich auf einer ebenen Fläche oder auf einer Kugeloberfläche befindest.

    Lösung

    Früher gab es noch noch nicht die Möglichkeit, einfach mit Satelliten die Erde zu beobachten. Man musste sich also anderweitige Möglichkeiten suchen, mit denen zeigen konnte, dass die Erde eine Kugel ist.

    An Stellen, an denen man weit schauen kann wie beispielsweise am Meer, kann man die Wölbung zwar nicht direkt aber immerhin indirekt durch Schiffe beobachten.

    Mondfinsternisse gibt es häufiger als Sonnenfinsternisse. Wenn man mehrere Mondfinsternisse beobachtet, stellt man fest, dass der Schatten der Erde immer einen Kreis darstellt.

    Sobald man die Möglichkeit hat festzustellen, dass die Sonne nicht an allen Orten auf der Erde gleichzeitig aufgeht, dann hat man bereits ein sehr gutes und einfaches Argument dafür, dass die Erde keine Scheibe sein kann.

  • Benenne die wichtigen Weltbilder.

    Tipps

    Alle vier Begriffe bezeichnen Weltbilder oder Theorien zu der Beschaffenheit von Erde und Weltall.

    Lösung

    Geozentrisch bedeutet, dass die Erde im Zentrum steht.

    Heliozentrisch bedeutet, dass sich die Sonne im Zentrum befindet.

    Dies sind die wichtigsten Weltbilder der Geschichte.

    Das geozentrische Weltbild wurde bereits widerlegt. Unser heutiges Weltbild geht immer noch davon aus, dass das Zentrum eines jeden Sonnensystems die Sonne ist. Wir sprechen daher von einem heliozentrischen Weltbild.

    Ein anderes Weltbild, das nicht verbreitet ist, aber keinen Widerspruch zu den physikalischen Gesetzen liefert, ist das Innenweltbild, das zum Teil auch Hohlwelttheorie genannt wird. Dabei leben wir auf der Innenseite der Erde, wo sich auch das ganze Weltall befindet. Natürlich ist auch diese Theorie widerlegt, da wir Fotos von der Erde als Kugel haben und somit wissen, dass wir uns nicht im Inneren befinden.

  • Berechne den Erdumfang mit Eratosthenes Methode.

    Tipps

    Ein Kreis hat 360°.

    Die Sonnenstrahlen sind annähernd parallel.

    Lösung

    Um die Aufgabe zu lösen, ist es hilfreich, sich eine Skizze zu zeichnen. Da die Sonne verhältnismäßig weit weg ist, können ihre Lichtstrahlen hier auf der Erde als parallel angenommen werden.

    Um den Winkel zwischen den Punkten A und B zu bestimmen, muss nur subtrahiert werden: 20°-2°=18°.

    Nun wissen wir, dass 2000 km einem Winkel von 18° entsprechen. Um auf einen ganzen Kreis mit 360° zu kommen, muss nur noch mit 20 multipliziert werden:

    2000 km $\cdot$ 20 = 40.000 km.

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