Ebbe und Flut
Wie entstehen die Gezeiten?
Grundlagen: Gezeiten
Alle 6 Sttunden ändert sich der Wasserstand in großen Gewässern, z.B. in der
Nord- und Ostsee.
Als Ursache wird i.d.R. die Anziehungskraft des Mondes genannt. Tatsächlich ist
dies nur die halbe Wahrheit, wie die folgende Aufgabe zeigen wird.
Zwei Ursachen: gemeinsame Bewegung um einen
Schwerpunkt
Neben der Gravitationskraft des Mondes wirkt auch noch eine
Zentrifugalkraft. Sie entsteht dadurch, dass nicht etwa der Mond um die
Erde kreist, sondern beide um einen gemeinsamen Schwerpunkt kreisen.
Aufgabe 1) Schwerpunkt
a) Berechnen Sie aus der mittleren Entfernung zwischen Mond und Erde
und den Massen von Mond und Erde die genaue Position des gemeinsamen
Schwerpunktes. Wo befindet sich dieser Punkt?
b) Berechnen Sie die Geschwindigkeiten an den jeweils dem Schwerpunkt
zu- und abgewandten Seiten der Erde.
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Kräftemessen: Gravitation gegen Zentrifugalkraft
Aufgabe 2) zwei Kräfte
a) Zeichnen Sie in die nebenstehende Skizze alle (4!) auf der Erde
wirkenden wirkenden Kräfte als Kraftpfeile ein.
b) Berechnen Sie die Beträge dieser Kräfte und die jeweilige Gesamtkaft
für eine Masse von 2kg. Vergleichen Sie.
c) Skizzieren Sie die auftretenden Flutberge und begründen Sie, warum
die Flut alle 12 Stunden wiederkehrt.
d) Berechnen Sie die mittlere auftretende Zentrifugalkraft auf dem
Mond. Wie würde die Skizze aus Aufgabenteil c) auf dem Mond aussehen,
wenn es dort Wasser gäbe? |
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Material:
MErde=5,9736 ⋅ 1024 kg
MMond=7,348 ⋅ 1022 kg
RErde-Mond= 384.400 km
T = 27,3217d
RErde= 6.387.000m
RMond=1.738.000m
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