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Aufgabe

Gravitationsfeld der Erde

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

In den Positionen 1, 2, 3 und 4 über der Erdoberfläche befinden sich jeweils Probekörper der Masse m.

a)Zeichne qualitativ die Pfeile der auf die Probekörper wirkenden Gravitationskräfte ein und erläutere deine Skizze.

b)Entwirf ein Feldlinienbild vom Gravitationsfeld der Erde im Bereich r > rE.

Welchem in der Elektrostatik kennen gelernten Feld ist dieses Gravitationsfeld ähnlich?

c)Wie erkennt man anschaulich aus dem Feldlinienbild des Gravitationsfeldes der Erde, dass im Punkt 1 die Gravitationskraft auf einen Probekörper kleiner ist als im Punkt 2?

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a)Die Kräfte in den Punkten 2, 3 und 4 sind in etwa gleich groß, da diese Punkte etwa gleich weit vom Erdmittelpunkt entfernt sind.

Die Kraft im Punkt 1 ist kleiner als im Punkt 2 da r1 > r2.

Alle Kräfte sind zum Erdmittelpunkt hin gerichtet.

 

b)Es handelt sich um ein radialsymmetrisches Feld. Die Feldlinien sind wie die Gravitationskräfte alle auf den Erdmittelpunkt hin gerichtet.

Das Gravitationsfeld der Erde ähnelt dem Feld einer elektrisch negativ aufgeladenen Kugel in der Elektrostatik.

 

c)Die Zahl der Feldlinien, die durch eine bestimmte Querschnittsfläche tritt ist im Bereich 1 kleiner als im Bereich 2. ODER Die Feldliniendichte ist bei 2 höher als bei 1.