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Die Planeten

GrundschuleFächerübergreifendKugelförmig angenäherte Planetengravitation anhand gerundeter mittlerer JPL-Radien, Massen und vorzeichenbehafteter siderischer Rotationsperioden

Wähle einen Planeten und ziehe dann die orangefarbene Massensonde von ihm weg. Vergleiche das Gewicht an der Oberfläche und in einer Höhe von einem Radius darüber.

3D

Ziehe den Apparat, um ihn anzupassen. Ziehe den Hintergrund, um ihn zu drehen. Scrolle zum Zoomen.

Messprotokoll

Ändere die Einstellungen, teste eine Vorhersage und speichere das Ergebnis. Es werden bis zu 12 Momentaufnahmen gespeichert.

Über dieses Experiment

Untersuche acht Ziele und bewege dieselbe Massensonde über jeden Planeten. Vergleiche Radius, Schwerkraft, Gewicht und Fluchtgeschwindigkeit, wobei du die Masse von der Gewichtskraft unterscheidest.

Lernziele

  • Unterscheide zwischen der Masse einer Sonde in Kilogramm und ihrer Gewichtskraft in Newton.
  • Untersuche, wie sich die Schwerkraft mit dem Quadrat der Entfernung vom Zentrum umgekehrt verändert.
  • Vergleiche die Planeten anhand einheitlicher Kugelberechnungen mit dem jeweiligen mittleren Radius.

Anleitung

  1. 1Erfasse die Gewichtskraft einer 50-kg-Sonde am mittleren Erdradius.
  2. 2Besuche Mars und Jupiter, ohne die Sondenmasse zu verändern.
  3. 3Verdopple die Entfernung vom Zentrum und prüfe, ob die Beschleunigung auf ein Viertel sinkt.
  4. 4Versetze die Venus in Drehung und vergleiche ihre Drehrichtung mit der der Erde.

Das Modell

Die Masse der Sonde bleibt unverändert, wenn sich ihr Ziel ändert.
Die Fluchtgeschwindigkeit setzt voraus, dass keine Atmosphäre und kein weiterer Antrieb vorhanden sind.
Bei einer Höhe von einem Planetenradius verdoppelt sich der Abstand vom Mittelpunkt.

Annahmen

  • Die gerundeten physikalischen Daten stammen aus den physikalischen Planetenparametern des JPL; die Gravitationskonstante beträgt 6,67430 mal zehn hoch minus elf in SI-Einheiten.
  • Jeder Planet wird als Kugel mit seinem mittleren Radius modelliert. Abplattung, Zentrifugalbeschleunigung, Atmosphäre und Achsenneigung bleiben unberücksichtigt.
  • Alle Planeten füllen denselben Inspektionsrahmen aus; die Szene ist daher kein Größenvergleich. Gasriesen haben beim Modellradius keine feste Landefläche. Oberflächenbänder und Ringe sind schematisch dargestellt.

Im Unterricht ausprobieren

  1. Q1Warum hat ein massereicherer Planet nicht immer eine größere Oberflächengravitation?
  2. Q2Was geschieht mit dem Gewicht, wenn sich die Masse der Sonde verdoppelt, während die Höhe gleich bleibt?

Häufig gestellte Fragen

Warum kann die Gravitation von einem veröffentlichten Wert für den Äquator abweichen?

Dieses Modell verwendet einen mittleren Kugelradius und berücksichtigt keine Rotationsbeschleunigung. Veröffentlichte effektive Äquatorgravitation kann auf einem Äquatorradius beruhen und die Rotation einbeziehen.

Was bedeutet eine negative Rotationsperiode?

Sie bezeichnet eine retrograde siderische Rotation im Gegensatz zur üblichen prograd gerichteten Konvention. Die vorzeichenbehaftete Periode bestimmt die Drehrichtung, nicht eine negative Zeitdauer.