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Physik Gravitation/Feldstärke Klasse 11 Leistungskurs
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Densas
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Anmeldungsdatum: 11.08.2012
Beiträge: 3

BeitragVerfasst am: 11 Aug 2012 - 13:33:54    Titel: Physik Gravitation/Feldstärke Klasse 11 Leistungskurs

Hallo.
Ich habe eine Hausaufgabe in Physik aufbekommen und komme damit nicht so wirklich zurecht. Die Aufgabe lautet:

Erde (m1) und Mond (m2) haben den Schwerpunktabstand r. Ermitteln Sie den Punkt, an dem die Feldstärke null ist (allgemein und betragsmäßig)!
m=Masse

Ist der Schwerpunktabstand der "Kern" des Planeten zum anderen Planeten bzw. ist das die mittlere Entfernung?

In Ordnung ich soll also herausfinden wie weit der Punkt von der Erde oder dem Mond entfernt ist, wo die Feldstärke null ist. Ist damit die Kraft (F) gemeint?

Wenn F gesucht ist, dann ist ja die Formel dafür
F=ɣ . (m1 * m2/r²) <-- eigentlich habe ich dort keine Klammern sondern einen Bruchstrich aber ich weiß nicht wie das hier geht..


Da ja der Wert dieser gesuchten Größe null sein soll muss ich F also 0 setzen und die Formel dann umstellen oder wie?
Ich bin ehrlich gesagt überfordert und weiß nicht wie ich an diese Aufgabe heran gehen soll, zumal ich mir nicht einmal sicher bin ob F überhaupt gesucht ist, denn F ist ja Kraft und nicht Feldstärke. Ist vielleicht G (Gravitationsstärke) gesucht?

Ihr sollt mir nicht einmal die Aufgabe lösen falls ihr das nicht möchtet. Ich möchte einfach nur das mit freundlicher Weise jemand sagt wie ich das löse und mir dazu einiges VERSTÄNDLICH erklärt. Damit ihr nicht denkt ich bin völlig dumm, wir haben dieses erste Thema erst eine halbe Stunde behandelt.

Freue und bedanke mich jetzt schon über hilfreiche Antworten
Desas
frischell1990
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Anmeldungsdatum: 11.06.2011
Beiträge: 425

BeitragVerfasst am: 11 Aug 2012 - 13:47:45    Titel:

Zitat:
Ist der Schwerpunktabstand der "Kern" des Planeten zum anderen Planeten bzw. ist das die mittlere Entfernung?

Genau. Der Abstand der Mittelpunkte (sind ja Schwerpunkte von Kugeln) von Erde und Mond.

Zitat:
In Ordnung ich soll also herausfinden wie weit der Punkt von der Erde oder dem Mond entfernt ist, wo die Feldstärke null ist. Ist damit die Kraft (F) gemeint?

Fast richtig, es kommt hier aber auf die Begriffe an. Hier musst du zwischen Kraft und Feldstärke unterscheiden. Feldstärke setzt - wie der Name schin sagt - ein Feld voraus. Ohne dir jetzt ewig was von Feldtheorie zu erzählen kannst du dir merken, dass du immer und überall ein Feld hast. Wenn das Feld = 0 ist, dann ist es halt Null, aber immer noch da. Das gild für alle Felder, die du noch kennen lernen wirst - Elektromagnetische und was auch immer. Ein Feld ist eine Eigenschaft des Raumes, und wenn du keine Feldstärke messen kannst, dann ist das Feld nicht "nicht da", sondern es ist da und hat den Wert Null. Hört sich komisch an, ist aber wichtig.

Zurück zu deiner Frage: Kraft kann ja nur wirken, wenn du eine Probemasse irgendwo hast, auf die eine Kraft ausgeübt wird. Es gilt ja, dass F=M*g ist, wobei g durch das Gravitationsfeld bestimmt wird. Wenn die Feldstärke (und damit g) null ist, dann wäre die Gravitationskraft, die auf eine Masse an diesem Punkt wirkt, ebenfalls Null. Um deine Frage jetzt also zu beantworten: g und F hängen zusammen, sind aber nicht das gleiche. Ich hoffe, dass das halbwegs klar wurde.

Zum Rechenansatz: Ich würde die Formeln gleichsetzen. Du nimmst an, dass die Anziehungskräfte von Erde und Mond entgegengesetzt sind. An dem von dir gesuchten Punkt heben sich beide Kräfte auf, sprich ein Satellit an diesem Punkt würde weder Richtung Erde noch Richtung Mond fallen. Also ist Feld_Erde = Feld_Mond. Du wirst vielleicht eine Probemasse einführen müssen, die sich bei richtiger Rechnung harauskürzen wird.

Kompliziert? Bestimmt. Aber es ist Sommer und du hast ja am Samstag bestimmt nichts anderes zu tun, oder? Wink
Densas
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Anmeldungsdatum: 11.08.2012
Beiträge: 3

BeitragVerfasst am: 11 Aug 2012 - 15:12:10    Titel:

Vielen dank für die schnelle Antwort, die mir schon ein wenig geholfen hat.

Wenn du meinst die Anziehungskräfte drehen sich würde das so aussehen oder? :

http://www.bilder-hochladen.net/files/fapd-b-6512-png.html


Also wäre die Kraft irgendwo in der Nähe der Pfeile null, richtig?
Wenn ich jetzt also die Gravitationskraft zwischen Erde und Mond berechne:

F= ɣ * mErde * mMond / r²
F=1,9⋅10 hoch20 N

Wo befindet sich dann diese Kraft? Im gesamten Feld zwischen Erde und Mond oder in der Mitte oder wo ist das?! Wie bekomme ich denn jetzt raus wo sie null ist?[/url]
frischell1990
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Anmeldungsdatum: 11.06.2011
Beiträge: 425

BeitragVerfasst am: 11 Aug 2012 - 15:39:51    Titel:

Stell dir vor, du wärst im All, irgendwo auf der Verbindungslinie Erde - Mond. Erde und Mond ziehen dich an. Und irgendwo auf dieser Linie gibt es einen Punkt, an dem dich beide so anziehen, dass sich ihre Kräfte genau aufheben. Das ist der gesuchte Punkt.

Du hast in deiner Rechnung bisher immer nur Erde und Mond betrachtet. Bring eine dritte Masse ins Spiel - die Probeladung (das wärst dann quasi du aus dem obigen Beispiel) mit der Masse m_p. Berechne, wie die von Erde und Mond auf die Probeladung ausgeübte Kraft aussieht und setze diese Kraft dann zu null. Die Probeladung wird sich dann am Ende herauskürzen (das muss so sein, denn der Punkt ist von der Masse unabhängig), und du hast deinen Punkt.
Jmei97
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Anmeldungsdatum: 20.04.2012
Beiträge: 60

BeitragVerfasst am: 12 Aug 2012 - 22:34:20    Titel:

Ich habe mich auch mit dieser Aufgabe beschäftigt .Ich benutze ein Programm,welches sich Aldogoo nennt. Damit kann ich soetwas simulieren.Ich habe 2 Kugeln erstellt mit den Massen von 62,5 kg(Mond m1) und 1000 kg(Erde m2).Meine Gravitationskonstante ist 1(Also ist sie nur für die Einheiten wichtig).

Mein Term:
Probemasse(m3) = 10 kg

(g*((m2*m3)/r1^2)-(g*((m1*m3)/(576-r1)^2)=0

Zuerst hat man 2 Variablen r1 und r2(Abstand von Mond oder erde zur Probemasse), deswegen habe ich eine als 576M(Abstand Erde,Mond)-r1 definiert.

Ich hatte als Ergebniss 460,8 M(Abstand von Probemasse zur Erde(m2)).Habs auch ausprobiert und scheint zu funktionieren.

Doch ich bin grad sehr müde und schaffe es nicht diese Gleichung nach r aufzulösen. Hilfe! ): Da ich erst 14 bin habe ich nur die Regel gelernt, dass man den Nenner auf den gleichen Wert bringen muss was ich irgendwie nicht schaffe Surprised
armchairastronaut
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Anmeldungsdatum: 31.10.2005
Beiträge: 6725
Wohnort: Colonia Claudia Ara Agrippinensis

BeitragVerfasst am: 24 Aug 2012 - 19:49:00    Titel:

Kleine Hilfe zur Prüfung des Ergebnisses:

Da die Masse des Mondes rund 1/81 der Erdmasse beträgt und die Feldstärke mit dem Quadrat des Abstandes variiert, ist der gesuchte Abstand von der Erde neunmal (Wurzel von 81) so groß wie vom Mond. Das richtige Ergebnis liegt also bei etwa 9/10 des Schwerpunktabstandes.

Viel Erfolg!

EDIT:
Ein Satellit würde übrigens in diesem Punkt (man nennt ihn übrigens den "abarischen" Punkt) nicht lange glücklich werden, denn Erde und Mond bilden ein rotierendes System. Da kommen Trägheitskräfte hinzu. Da kannst du dir einen der 5 Lagrange-Punkte aussuchen. Aber darum ging's ja in dieser Frage nicht. Ich musste das nur klarstellen, weil einer meiner Vorredner gesagt hat, dass ein Satellit in jenem Punkt bleiben würde.
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