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Gravitationskraft

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Die Gravitationskraft wird definiert als das Produkt der gravitativen Masse mit der Gravitationsbeschleunigung.

Die Gravitationsbeschleunigung hängt vom betrachteten Planeten oder Mond ab. Während auf der Erde die Gravitationsbeschleunigung $g$ 9,8 m/s² beträgt, beträgt sie auf dem Mond 1,625 m/s².

>Modell

ID:(1413, 0)



Gravitationskraft

Beschreibung

Die Gravitationskraft wird definiert als das Produkt der gravitativen Masse mit der Gravitationsbeschleunigung. Die Gravitationsbeschleunigung hängt vom betrachteten Planeten oder Mond ab. Während auf der Erde die Gravitationsbeschleunigung $g$ 9,8 m/s² beträgt, beträgt sie auf dem Mond 1,625 m/s².

Variablen

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
$v_0$
v_0
Anfangsgeschwindigkeit
m/s
$s_0$
s_0
Ausgangsstellung
m
$v$
v
Geschwindigkeit
m/s
$m_g$
m_g
Gravitationsmasse
kg
$a_0$
a_0
konstante Beschleunigung
m/s^2
$F$
F
Kraft mit konstanter Masse
N
$s$
s
Position
m
$F_g$
F_g
Schwerkraft
N
$t_0$
t_0
Startzeit
s
$m_i$
m_i
Träge Masse
kg
$t$
t
Zeit
s

Berechnungen


Zuerst die Gleichung auswählen:   zu ,  dann die Variable auswählen:   zu 

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

 Variable   Gegeben   Berechnen   Ziel :   Gleichung   Zu verwenden



Gleichungen

Im Falle, dass die konstante Beschleunigung ($a_0$) gleich die Mittlere Beschleunigung ($\bar{a}$) ist, wird es gleich

$ a_0 = \bar{a} $

.

Deshalb, wenn wir die Geschwindigkeit Unterschied ($\Delta v$) als

$ dv \equiv v - v_0 $



und der Abgelaufene Zeit ($\Delta t$) als

$ \Delta t \equiv t - t_0 $



betrachten, kann die Gleichung f r die konstante Beschleunigung ($a_0$)

$ \bar{a} \equiv\displaystyle\frac{ \Delta v }{ \Delta t }$



als

$a_0 = \bar{a} = \displaystyle\frac{\Delta v}{\Delta t} = \displaystyle\frac{v - v_0}{t - t_0}$



geschrieben werden, und durch Umstellen erhalten wir

$ v = v_0 + a_0 ( t - t_0 )$

.

(ID 3156)

Im Fall von die konstante Beschleunigung ($a_0$) ist die Geschwindigkeit ($v$) als Funktion von der Zeit ($t$) eine Gerade, die durch der Startzeit ($t_0$) und die Anfangsgeschwindigkeit ($v_0$) verl uft und durch die Gleichung definiert ist:

$ v = v_0 + a_0 ( t - t_0 )$



Da die Zurückgelegte Strecke in einer Zeit ($\Delta s$) den Bereich unter der Geschwindigkeits-Zeit-Kurve darstellt, k nnen wir die Beitr ge des Rechtecks summieren:

$v_0(t-t_0)$



und des Dreiecks:

$\displaystyle\frac{1}{2}a_0(t-t_0)^2$



Um die Zurückgelegte Strecke in einer Zeit ($\Delta s$) mit die Position ($s$) und die Ausgangsstellung ($s_0$) zu erhalten, ergibt sich:

$ \Delta s = s - s_0 $



Daraus folgt:

$ s = s_0 + v_0 ( t - t_0 )+\displaystyle\frac{1}{2} a_0 ( t - t_0 )^2$

(ID 3157)

Wenn wir die Gleichungen f r der Zeit ($t$) und der Startzeit ($t_0$) in die Gleichung f r die Geschwindigkeit ($v$) aufl sen, die von die Anfangsgeschwindigkeit ($v_0$) und die konstante Beschleunigung ($a_0$) abh ngt:

$ v = v_0 + a_0 ( t - t_0 )$



erhalten wir:

$t - t_0= \displaystyle\frac{v - v_0}{a_0}$



Dann, wenn wir diesen Ausdruck in die Gleichung f r die Position ($s$) mit die Ausgangsstellung ($s_0$) einsetzen:

$ s = s_0 + v_0 ( t - t_0 )+\displaystyle\frac{1}{2} a_0 ( t - t_0 )^2$



erhalten wir einen Ausdruck f r den zur ckgelegten Weg in Abh ngigkeit von der Geschwindigkeit:

$ s = s_0 +\displaystyle\frac{ v ^2- v_0 ^2}{2 a_0 }$

(ID 3158)

Da der Moment ($p$) mit die Träge Masse ($m_i$) und die Geschwindigkeit ($v$) definiert ist,

$ p = m_i v $



Wenn die Träge Masse ($m_i$) gleich die Anfangsmasse ($m_0$) ist, k nnen wir den Impuls nach der Zeit ableiten und die Kraft mit konstanter Masse ($F$) erhalten:

$F=\displaystyle\frac{d}{dt}p=m_i\displaystyle\frac{d}{dt}v=m_ia$



Daher kommen wir zu dem Schluss, dass

$ F = m_i a $

(ID 10975)


Beispiele


(ID 15844)


(ID 15417)

Die gravitative Masse ist mit dem verbunden, was Newton als Gravitationsgesetz definierte und gibt die Kraft an, die ein K rper auf einen anderen aus bt.

Es sollte nicht mit der tr gen Masse verwechselt werden, die den Widerstand angibt, den ein K rper gegen eine nderung seines Bewegungszustands erzeugt. Letztere ist mit der Tr gheit verbunden, die K rper erfahren, und wird als tr ge Masse bezeichnet.

(ID 14464)

Die Gravitationsmasse m_g und die Tr gheitsmasse m_i sind empirisch identisch, sodass die Beschleunigung eines K rpers im Gravitationsfeld nicht von der Masse des Objekts abh ngt.

Dies wurde von den Astronauten in Apollo 15 gezeigt. Der erste Teil enth lt das Originalvideo, der zweite eine Hollywood-Version.

(ID 11026)


ID:(1413, 0)