PHYSIK compact - Basiswissen 7

Satellitenbahnen

Fachbezug

Lernziele

Ein Satellit bewegt sich - im Modell - um die Erde. Dazu wird er von einer Rakete in eine bestimmte Umlaufbahn gebracht und mit einer bestimmten Startgeschwindigkeit ausgesetzt.

Aufgabe

Wähle eine bestimmte Startposition des Satelliten und Startgeschwindigkeit! Übernimm die Daten mit Hilfe der Schaltfläche "Eingabe" und starte die Simulation!

Startposition x = (km)
Startposition y = (km)
Startgeschwindigkeit vx = (km/s)
Startgeschwindigkeit vy = (km/s)
Alternativ - wähle die Bahnform:

Aktivitäten

Die Form der Satellitenbahn hängt von der Startgeschwindigkeit, von der Startposition und - natürlich auch - davon ab, wie nahe der Satellit beim Zentralkörper "vorbeifliegt". Untersuche dies durch verschiedene Eingaben!

  1. Die Ellipsenbahn ist stets eine geschlossene Bahnkurve. Überprüfe dies bei verschiedenen Bahnellipsen!
  2. Der Drehimpuls des Satelliten in Bezug auf den Zentralkörper ist konstant. Daher ist der Satellit in der Nähe des Zentralkörpers schneller als weiter entfernt. Überprüfe dies an Hand der "Footprints" des Satelliten!
  3. Die Gesamtenergie Eges ist konstant - sie wird regelmäßig berechnet und in der Tabelle neu ausgegeben. Die kinetische Energie Ekin nimmt ab, wenn sich der Satellit vom Zentralkörper entfernt (der "Satellit steigt im Gravitationsfeld des Zentralkörpers hoch"); in gleichem Maß nimmt die potentielle Energie Epot zu. Überprüfe dies an Hand der Zahlen in der Datentabelle (Hinweis)!
  4. Untersuche den Betrag und das Vorzeichen der Gesamtenergie für Ellipsenbahnen und Hyperbelbahnen! Was kann zweifelsfrei darüber gesagt werden?
  5. Es ist nicht ganz einfach, Startwerte für eine Kreisbahn zu finden. Finde eigene Werte für eine Kreisbahn des Satelliten (Hinweis)!
  6. Für welchen Wert der Gesamtenergie Eges ist eine Parabelbahn zu erwarten? Finde eine passende Startgeschwindigkeit dazu!
  7. Dokumentiere die Ergebnisse im Physikheft...

Physlet® - Davidson-College, W.Christian, M.Belloni, P.Krahmer et.al.