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keplergesetz frage

KArschopf
Experte (offline)

Dabei seit 12.2010
1068 Beiträge

Geschrieben am: 27.01.2013 um 12:42 Uhr

Guten Tag
ich hab mich im Internet, bisschen über das dritte keplersche gesetz informiert und bin auf das hier gestoßen:

Zitat:

Über diese Thema schreibe ich Morgen ein Arbeit (11. Klasse) Mein Lehrer hat das so aufgeschrieben:

am Besten machst du erst eine Skizze damit du es dir besser vorstellen kannst:

Sonne als Kreis im Mittelpunkt, außenrum 2 weitere (gestrichelte) Kreise, das sind dann die Umlaufbahnen der Planeten.

Auf die Umlb. mit dem kleineren Radius r malst du einen Planeten P1, auf die größere kommt der Planet P2.

Die Umlaufdauer T dieser Planeten ist für P1=T1 , für P2=T2dann gilt die Formel:

T(1)^2 : a(1)^3 = T(2)^2 : a(2)^3

a(1) und a(2)sind die Entfernungen von der Sonne bis zu P1 bzw P2

BEISPIELAUFGABE

Wie hoch befindet sich ein geostationärer (immer an der gleichen Stelle bleibend, dreht sich mit der Erde mit) Satellit über der Erdoberfläche?

gegeben:

T(S)=1d

Vergleichskörper Mond:

T(M)=27,32d

a(M)=384400km

jetzt haben wir 3 von vier Größen und können die 4. ausrechnen:

T(S)^2 : a(S)^3 = T(M)^2 : a(M)^3

auflösen nach a(S):Kehrwert:

a(S)^3 : T(S)^2 = a(M)^3 : T(M)^2

damit a(S)^3 allein auf einer Seite steht machn wir das ganze jetzt * T(S)^2

a(S)^3 = a(M)^3 * (T(S)^2 : T(M)^2)

Wurzel ziehen, damit a(S) allein steht
a(S)=a(M) * (T(M) : T(S))^2/3

jetzt einfach alles einsstzen und ausrechnen.

a(S) = 4237,94km

dann noch eine kleine Gemeinheit:Die Entfernung von Erde bis Mond ist vom Erdmittelpunk angegeben (muss man einfach wissen) und deshalb muss noch der Erdradius (6370km) abgezogen werden,

ERGEBNIS

a(S) = 36000km


Dabei wird doch davon ausgegangen, dass der Mond und der Satellit sich auf einer elliptischen bahn bewegen und die erde der brennpunkt ist?!
KArschopf
Experte (offline)

Dabei seit 12.2010
1068 Beiträge

Geschrieben am: 27.01.2013 um 12:48 Uhr
Zuletzt editiert am: 27.01.2013 um 12:48 Uhr

nochmal eine frage:
ich bein auf 2 verschieden gesetze gestoßen:
t(1)^2/t(2)^2=a(1)1^3/a(2)^3
und
t(1)^2/a(1)^3=t(2)^2/a(2)^3
die stimmen schon beide, oder hat da jemand nur was verwechselt?
Alexx91 - 33
Champion (offline)

Dabei seit 04.2007
13611 Beiträge

Geschrieben am: 27.01.2013 um 12:55 Uhr

Zitat von KArschopf:

nochmal eine frage:
ich bein auf 2 verschieden gesetze gestoßen:
t(1)^2/t(2)^2=a(1)1^3/a(2)^3
und
t(1)^2/a(1)^3=t(2)^2/a(2)^3
die stimmen schon beide, oder hat da jemand nur was verwechselt?

Stell mal die Gleichungen etwas um, dann siehst du, dass sie in einander übergehen und somit gleich sind.

Bei der Hauptfrage muss ich noch was im Skript nachschlagen.

This is how an angel dies, blame it on my own sick pride.

KArschopf
Experte (offline)

Dabei seit 12.2010
1068 Beiträge

Geschrieben am: 27.01.2013 um 12:57 Uhr

hier noch der link
Rifleman - 40
Experte (offline)

Dabei seit 09.2003
1540 Beiträge
Geschrieben am: 27.01.2013 um 15:41 Uhr

Zitat von KArschopf:

Dabei wird doch davon ausgegangen, dass der Mond und der Satellit sich auf einer elliptischen bahn bewegen und die erde der brennpunkt ist?!

Es wird nicht einfach davon ausgegangen, man kann beweisen, dass alle Bahnen im Gravitationspotential Kegelschnitte sind. Damit sind alle geschlossenen Bahnen Ellipsen, ein Spezialfall davon sind die Kreise.
In deinem Beispiel wird eine Kreisbahn gefordert, da sonst ja die Höhe nicht konstant wäre. Da aber nach dem 3. Keplerschen Gesetz die Umlaufzeit bei festen Potential nur von der großen Halbachse abhängt geht das ohne weiteres.
Das Gesetz ist aber etwas mit Vorsicht zu genießen: wann man versucht das zu beweisen findet man das:
(T^2/a^3) = (4π^2/GM) * 1/(1 + m/M)
Das Verhältnis hängt in Wirklichkeit also von der Masse ab, solange die aber deutlich kleiner als die Sonnenmasse ist, ist der Ausdurck in guter Näherung konstant...

Es sind die kleinen Dinge, die einen zum Wahnsinn treiben.

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