Planetenwaage: Schwerkraft auf anderen Welten

Ein Simulationsspiel zum Lernen. Sag die Fallbeschleunigung auf dem Mond, die Gewichtskraft einer Astronautin auf dem Mars und die Fallzeit einer Kugel voraus – dann lass sie fallen und lies die Waage ab.

FallbeschleunigungGewicht und Masse

FALLEN LASSEN UND WIEGEN

Schwerkraft auf dem Mond

Bereit
Aktiviere JavaScript, um die Kugel fallen zu lassen. Anleitung und Rechenbeispiel bleiben lesbar.
Geschwindigkeit vSchwerkraft gDiese WeltDeine VorhersageErde zum Vergleich
Fallbeschleunigung und Gewichtskraftg = G·M ÷ R²

Zeit

0.00 s

t

Höhe der Kugel

2.00 m

y = h − ½·g·t²

Tempo der Kugel

0.00 m/s

v = g·t

Fallbeschleunigung

— m/s²

g = G·M ÷ R²

Anzeige der Waage

— N

W = m·g

Erst vorhersagen, dann fallen lassen

Gib deine Antwort ein, um den Fall vorzubereiten. Fallen lassen bleibt aus, bis eine Antwort da ist.

Sag den Fall voraus, bevor du startest.

Missionspunkte—

Eine richtige Antwort mit höchstens 2 % Abweichung bringt 100 Punkte. Gelingt es beim ersten Fall, kommen 50 dazu. Ein Fall zählt, sobald er beginnt.

✓ Richtige Antwort① Beim ersten Versuch

So spielst du Planetenwaage

  1. Wähle eine Welt und lies auf der Karte ihre Masse M und ihren Radius R oder die Masse der Astronautin ab.
  2. Nutze g = G·M ÷ R² für die Fallbeschleunigung, W = m·g für die Gewichtskraft und t = √(2h ÷ g) für die Fallzeit.
  3. Gib deine Antwort ein und drück Fallen lassen. Die Kugel fällt 2 m, während die Waage die Astronautin wiegt.
  4. Vergleiche das Schwerkraftdiagramm mit dem Balken der Erde und merke dir: Die Gewichtskraft ändert sich von Welt zu Welt, die Masse nicht.

Warum ist die Schwerkraft auf jeder Welt anders?

Das Newtonsche Gravitationsgesetz besagt, dass eine Welt der Masse M einen Körper der Masse m an ihrer Oberfläche mit F = G·M·m ÷ R² anzieht, wobei R der Radius der Welt ist. Teilt man durch m, erhält man die Fallbeschleunigung an der Oberfläche, g = G·M ÷ R². Eine Welt mit mehr Masse zieht stärker, und ein größerer Radius bringt dich weiter von ihrem Mittelpunkt weg, was die Anziehung mit dem Quadrat des Abstands schwächt. Deshalb ist g auf der Erde 9,82 m/s², auf dem Mars 3,73 m/s² und auf dem Mond nur 1,62 m/s². Deine Gewichtskraft, die Kraft, die eine Waage misst, ist W = m·g und ändert sich daher von Welt zu Welt. Deine Masse, die Menge an Materie in dir, bleibt überall gleich.

Ein Modell zum Lernen

Jede Welt ist eine gleichmäßige Kugel, also ist die Fallbeschleunigung an der Oberfläche G·M ÷ R². Es gibt keinen Luftwiderstand, und die Drehung des Planeten wird vernachlässigt. Die Supererde ist ein gedachter Planet mit der 8-fachen Masse und dem doppelten Radius der Erde. Der Aufprall der Kugel wird exakt berechnet. Jeder Fall nutzt denselben 2 m hohen Turm und läuft mit einem Viertel der echten Geschwindigkeit.

Beim Sprachwechsel bleiben Welt, Antwort, Versuche und Lauf erhalten.