Wie leite ich die Gravitationsfeldstärke g = 9,81 m/s² der Erde her?

Question

Wie leite ich die Gravitationsfeldstärke g = 9,81 m/s² der Erde her?

Antwort

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Accepted Answer

Die Gravitationsfeldstärke \( g \) an der Erdoberfläche kann aus dem Gravitationsgesetz hergeleitet werden. Das Gravitationsgesetz besagt, dass die Anziehungskraft \( F \) zwischen zwei Massen \( m_1 \) und \( m_2 \) durch die Gleichung \[ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} \] gegeben ist, wobei \( G \) die Gravitationskonstante (ungefähr \( 6,674 \times 10^{-11} \, \text{m}^3 \text{kg}^{-1} \text{s}^{-2} \)) und \( r \) der Abstand zwischen den Massen ist. Für die Erde ist \( m_1 \) die Masse der Erde \( M \) und \( m_2 \) die Masse eines Objekts \( m \) an der Erdoberfläche. Der Abstand \( r \) ist der Radius der Erde \( R \). Die Gewichtskraft \( F \) eines Objekts an der Erdoberfläche ist auch durch \( F = mg \) gegeben, wobei \( g \) die Gravitationsfeldstärke ist. Setze die beiden Ausdrücke für \( F \) gleich: \[ mg = G \frac{M m}{R^2} \] Teile beide Seiten durch \( m \): \[ g = G \frac{M}{R^2} \] Setze die bekannten Werte ein: - \( G \approx 6,674 \times 10^{-11} \, \text{m}^3 \text{kg}^{-1} \text{s}^{-2} \) - \( M \approx 5,972 \times 10^{24} \, \text{kg} \) - \( R \approx 6,371 \times 10^6 \, \text{m} \) Berechne \( g \): \[ g = 6,674 \times 10^{-11} \frac{5,972 \times 10^{24}}{(6,371 \times 10^6)^2} \] \[ g \approx 9,81 \, \text{m/s}^2 \] Das ist die Gravitationsfeldstärke an der Erdoberfläche.

Accepted Answer

Gleichförmige Bewegung liegt vor, wenn ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit in eine Richtung bewegt wird. Das bedeutet, dass die zurückgelegte Strecke in gleichen Zeitintervallen gleich... [mehr]

Accepted Answer

Gleichförmige Bewegung liegt vor, wenn ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit in eine Richtung bewegt wird. Das bedeutet, dass die zurückgelegte Strecke in gleichen Zeitintervallen gleich ist. Ein Beispiel für gleichförmige Bewegung ist ein Auto, das mit konstanter Geschwindigkeit von 60 km/h auf einer geraden Straße fährt. Die Formel für die gleichförmige Bewegung lautet: \[ s = v \cdot t \] Dabei ist: - \( s \) die zurückgelegte Strecke (in Metern oder Kilometern), - \( v \) die konstante Geschwindigkeit (in m/s oder km/h), - \( t \) die Zeit (in Sekunden oder Stunden). Wenn du beispielsweise wissen möchtest, wie weit ein Auto fährt, das 60 km/h fährt, und das für 2 Stunden, kannst du die Formel wie folgt anwenden: \[ s = 60 \, \text{km/h} \cdot 2 \, \text{h} = 120 \, \text{km} \]

Accepted Answer

Die Ladung \( Q \) kann in verschiedenen Formeln vorkommen, abhängig vom Kontext. Eine grundlegende Formel zur Berechnung der elektrischen Ladung ist: \[ Q = I \cdot t \] Hierbei ist \( I \) de... [mehr]

Accepted Answer

Die Ladung \( Q \) kann in verschiedenen Formeln vorkommen, abhängig vom Kontext. Eine grundlegende Formel zur Berechnung der elektrischen Ladung ist: \[ Q = I \cdot t \] Hierbei ist \( I \) der elektrische Strom in Ampere (A) und \( t \) die Zeit in Sekunden (s), während der der Strom fließt. In der Elektrostatik kann die Ladung auch durch die Beziehung zur Spannung und Kapazität beschrieben werden: \[ Q = C \cdot U \] Dabei ist \( C \) die Kapazität in Farad (F) und \( U \) die Spannung in Volt (V).

Accepted Answer

Bei der Beschreibung von Bewegungen in der Physik unterscheidet man zwischen gleichmäßigen und beschleunigten Bewegungen. Hier sind die grundlegenden Formeln für beide: ### Gleichm&au... [mehr]

Accepted Answer

Bei der Beschreibung von Bewegungen in der Physik unterscheidet man zwischen gleichmäßigen und beschleunigten Bewegungen. Hier sind die grundlegenden Formeln für beide: ### Gleichmäßige Bewegung Bei einer gleichmäßigen Bewegung bewegt sich ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit. Die wichtigsten Formeln sind: 1. **Weg-Zeit-Gesetz**: \[ s = v \cdot t \] Dabei ist \(s\) der zurückgelegte Weg, \(v\) die konstante Geschwindigkeit und \(t\) die Zeit. ### Beschleunigte Bewegung Bei einer beschleunigten Bewegung ändert sich die Geschwindigkeit des Objekts. Die wichtigsten Formeln sind: 1. **Geschwindigkeit-Zeit-Gesetz**: \[ v = v_0 + a \cdot t \] Hierbei ist \(v\) die Endgeschwindigkeit, \(v_0\) die Anfangsgeschwindigkeit, \(a\) die Beschleunigung und \(t\) die Zeit. 2. **Weg-Zeit-Gesetz** (für gleichmäßig beschleunigte Bewegung): \[ s = v_0 \cdot t + \frac{1}{2} a \cdot t^2 \] Hier ist \(s\) der zurückgelegte Weg, \(v_0\) die Anfangsgeschwindigkeit, \(a\) die Beschleunigung und \(t\) die Zeit. 3. **Endgeschwindigkeit und Weg**: \[ v^2 = v_0^2 + 2a \cdot s \] Diese Formel verbindet die Endgeschwindigkeit, die Anfangsgeschwindigkeit, die Beschleunigung und den zurückgelegten Weg. Diese Formeln sind grundlegend für das Verständnis von Bewegungen in der klassischen Mechanik.

Accepted Answer

Bei gleichförmiger Bewegung bewegt sich ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit. Die grundlegenden Formeln zur Berechnung sind: 1. **Weg-Zeit-Gesetz**: \[ s = v \cdot t \] Dabei i... [mehr]

Accepted Answer

Bei gleichförmiger Bewegung bewegt sich ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit. Die grundlegenden Formeln zur Berechnung sind: 1. **Weg-Zeit-Gesetz**: \[ s = v \cdot t \] Dabei ist \(s\) der zurückgelegte Weg, \(v\) die konstante Geschwindigkeit und \(t\) die Zeit. 2. **Geschwindigkeit**: \[ v = \frac{s}{t} \] Hierbei ist \(v\) die Geschwindigkeit, \(s\) der zurückgelegte Weg und \(t\) die Zeit. 3. **Zeit**: \[ t = \frac{s}{v} \] In diesem Fall ist \(t\) die Zeit, \(s\) der Weg und \(v\) die Geschwindigkeit. Um die Bewegung zu analysieren, kannst du diese Formeln je nach gegebener Information verwenden.

Accepted Answer

Um bei der kinetischen Energie nach den einzelnen Werten aufzulösen, kannst du die Formel für die kinetische Energie verwenden: \[ E_k = \frac{1}{2} m v^2 \] Hierbei ist \( E_k \) die kine... [mehr]

Accepted Answer

Um bei der kinetischen Energie nach den einzelnen Werten aufzulösen, kannst du die Formel für die kinetische Energie verwenden: \[ E_k = \frac{1}{2} m v^2 \] Hierbei ist \( E_k \) die kinetische Energie, \( m \) die Masse und \( v \) die Geschwindigkeit. Je nachdem, nach welchem Wert du auflösen möchtest, gehst du wie folgt vor: 1. **Nach der Masse \( m \) auflösen:** \[ m = \frac{2 E_k}{v^2} \] 2. **Nach der Geschwindigkeit \( v \) auflösen:** \[ v = \sqrt{\frac{2 E_k}{m}} \] 3. **Nach der kinetischen Energie \( E_k \) auflösen:** \[ E_k = \frac{1}{2} m v^2 \] Durch Umstellen der Gleichung kannst du also die gewünschten Werte isoliert berechnen. Achte darauf, die Einheiten korrekt zu verwenden, um konsistente Ergebnisse zu erhalten.

Accepted Answer

Die Formel für die Höhenenergie (potentielle Energie) eines Körpers in einem Gravitationsfeld lautet: \[ E_p = m \cdot g \cdot h \] Dabei sind die einzelnen Bestandteile: - \( E_p \)... [mehr]

Accepted Answer

Die Formel für die Höhenenergie (potentielle Energie) eines Körpers in einem Gravitationsfeld lautet: \[ E_p = m \cdot g \cdot h \] Dabei sind die einzelnen Bestandteile: - \( E_p \): Höhenenergie (potentielle Energie) - \( m \): Masse des Körpers (in Kilogramm) - \( g \): Erdbeschleunigung (ca. \( 9,81 \, \text{m/s}^2 \) auf der Erdoberfläche) - \( h \): Höhe über einem Referenzpunkt (in Metern) Um nach den einzelnen Bestandteilen aufzulösen, kannst du die Formel umstellen: 1. **Nach der Masse \( m \)** auflösen: \[ m = \frac{E_p}{g \cdot h} \] 2. **Nach der Erdbeschleunigung \( g \)** auflösen: \[ g = \frac{E_p}{m \cdot h} \] 3. **Nach der Höhe \( h \)** auflösen: \[ h = \frac{E_p}{m \cdot g} \] Diese Umstellungen ermöglichen es dir, die jeweiligen Werte zu berechnen, wenn die anderen Größen bekannt sind.

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Die Formel für die Gewichtskraft \( F \) lautet \( F = m \cdot g \), wobei: - \( F \) die Gewichtskraft in Newton (N) ist, - \( m \) die Masse in Kilogramm (kg) ist, - \( g \) die Erdbeschleunig... [mehr]

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Die Formel für die Gewichtskraft \( F \) lautet \( F = m \cdot g \), wobei: - \( F \) die Gewichtskraft in Newton (N) ist, - \( m \) die Masse in Kilogramm (kg) ist, - \( g \) die Erdbeschleunigung, die im Durchschnitt etwa \( 9,81 \, \text{m/s}^2 \) beträgt. Diese Formel beschreibt, wie die Gewichtskraft eines Körpers von seiner Masse und der Erdbeschleunigung abhängt.

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Die Formel für die elektrische Feldstärke \( E \) lautet: \[ E = \frac{F}{q} \] wobei \( F \) die Kraft ist, die auf eine Probeladung \( q \) wirkt. Die Formel für die Feldkraft \( F... [mehr]

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Die Formel für die elektrische Feldstärke \( E \) lautet: \[ E = \frac{F}{q} \] wobei \( F \) die Kraft ist, die auf eine Probeladung \( q \) wirkt. Die Formel für die Feldkraft \( F \) auf eine Ladung \( q \) in einem elektrischen Feld ist: \[ F = E \cdot q \] Hierbei ist \( E \) die elektrische Feldstärke.

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Die Formel für die elektrische Feldstärke \( E \) eines Plattenkondensators lautet: \[ E = \frac{U}{d} \] Dabei ist \( U \) die Spannung zwischen den Platten und \( d \) der Abstand zwisch... [mehr]

Accepted Answer

Die Formel für die elektrische Feldstärke \( E \) eines Plattenkondensators lautet: \[ E = \frac{U}{d} \] Dabei ist \( U \) die Spannung zwischen den Platten und \( d \) der Abstand zwischen den Platten. Die Einheit der Feldstärke ist Volt pro Meter (V/m).

Accepted Answer

Die Formel zur Berechnung der elektrischen Feldstärke \( E \) lautet: \[ E = \frac{F}{q} \] Dabei ist \( E \) die elektrische Feldstärke, \( F \) die auf eine Probeladung wirkende Kraft un... [mehr]

Accepted Answer

Die Formel zur Berechnung der elektrischen Feldstärke \( E \) lautet: \[ E = \frac{F}{q} \] Dabei ist \( E \) die elektrische Feldstärke, \( F \) die auf eine Probeladung wirkende Kraft und \( q \) die Größe der Probeladung. Die Einheit der elektrischen Feldstärke ist Volt pro Meter (V/m). Alternativ kann die Feldstärke auch durch die Spannung \( U \) und den Abstand \( d \) zwischen den Platten eines Kondensators beschrieben werden: \[ E = \frac{U}{d} \] Hierbei ist \( U \) die Spannung und \( d \) der Abstand zwischen den Platten.