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Gewichtskraft auf anderen Planeten – gleiche Masse, andere Gewichtskraft

NaturwissenschaftenErde und WeltraumAlter 11–12

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Stellen Sie sich auf den Mond, einen Planeten, Pluto oder die Sonne: Ein Federkraftmesser zeigt, wie sich die Gewichtskraft W = m·g von Ort zu Ort ändert, während eine Balkenwaage im Gleichgewicht bleibt, weil sich die Masse nicht ändert. Der Sprung eines Astronauten und ein fallender Ball werden direkt neben der Erde verglichen, und eine Tabelle mit echten Werten der Fallbeschleunigung an der Oberfläche von 11 Himmelskörpern liefert Gewichtskraft, Sprunghöhe und Fallzeit.

Lektion: Gravitation und Gewichtskraft; Masse und Gewichtskraft (W = mg)

Was sie zeigt

Die Masse ist die Stoffmenge eines Körpers und wird in Kilogramm gemessen; sie ist überall gleich. Die Gewichtskraft ist die Gravitationskraft auf den Körper, W = m·g, und wird mit einem Federkraftmesser in Newton gemessen. Die Fallbeschleunigung g an der Oberfläche ist überall anders: 1,62 m/s² auf dem Mond, 9,8 m/s² auf der Erde, 24,8 m/s² an den Wolkenobergrenzen des Jupiter. Die Simulation nutzt NASA-Daten für 11 Himmelskörper und vernachlässigt den Luftwiderstand. Sie nimmt überall dieselbe Absprunggeschwindigkeit an, daher ist die Sprunghöhe v²/2g und die Fallzeit √(2h/g).

So funktioniert es

Wählen Sie einen Himmelskörper in der Liste, klicken Sie auf eine Tabellenzeile oder tippen Sie auf einen Balken im g-Diagramm. Verschieben Sie den Regler Masse m und vergleichen Sie die Anzeige des Federkraftmessers (die grüne Marke zeigt die Erde) mit der Balkenwaage, die immer im Gleichgewicht bleibt. Stellen Sie Sprunggeschwindigkeit und Fallhöhe ein und drücken Sie Erneut starten, um Astronaut und Ball neben der Erde mit derselben Uhr zu sehen. Nutzen Sie Langsam ×¼ für schnelle Welten wie die Sonne und Zurücksetzen für die Startwerte.

Einstellbare Parameter

  • Himmelskörper Sonne, Merkur, Venus, Erde, Mond, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, Pluto
  • Masse des Körpers 0,1–20 kg
  • Absprunggeschwindigkeit 1–4 m/s
  • Fallhöhe 0,5–20 m
  • Direkt mit der Erde vergleichen

Fragen zum Erkunden

  1. Was passiert mit Masse und Gewichtskraft eines 2-kg-Reisbeutels, wenn Sie ihn zum Mond mitnehmen?
  2. Auf welchem Himmelskörper springt der Astronaut am höchsten, und wie erklärt der Wert von g das?
  3. Wie viel höher ist ein Sprung auf dem Mond als auf der Erde, verglichen mit dem Verhältnis ihrer g-Werte?

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