Er wordt een model getoond van een meervoudig planeetstelsel. Er wordt uitgelegd hoe de zwaartekracht verandert met de hoogte. Er wordt uitgelegd hoe de gravitatie-energie gedefinieerd is. Er wordt een verband gelegd tussen bewegingsenergie, arbeid en gravitatie-energie. Er wordt een model voor een cirkelbeweging getoond.De formules die een cirkelbeweging beschrijven worden uitgelegd. Er wordt uitgelegd wat wordt bedoeld met een geostationaire baan en een polaire baan. De gebruiker maakt kennis met het begrip potentiaal. De gebruiker leert uit de potentiaalfunctie de kracht die werkzaam is te herleiden.
Opgaven
Deze lesbrief bevat de volgende opgaven:
- De gravitatiewet van Newton
- Planeetbanen
- Satellietbanen
- Potentiaal
Opgave 1: De gravitatiewet van Newton
- Bestudeer onderstaande link
Beantwoord de op die pagina gestelde vragen en verwerk je bevindingen in een kort verslag.
- Bekijk de applet ‘Planeten’ nog eens. Beschrijf wat je leert en ziet over achtereenvolgens:
- de ontsnappingssnelheid;
- een planeet rond een ster;
- een dubbelster, en
- drie ‘deeltjes’: planeet, maan en ster.
- Bereken de gravitatiekracht tussen de Zon en de Aarde. Gebruik Binas.
- Bereken de gravitatiekracht tussen de Aarde en de Maan.
- Bereken de verhouding van de twee gravitatiekrachten uit de vorige twee opdrachten.
- Bereken de gravitatiekracht tussen twee loden kogels met een diameter van 50 mm en een onderlinge afstand van 50 cm.
Opgave 2: Planeetbanen
- Bestudeer de Coach modelleeropdracht “planeetbanen”. Deze modelleeropdracht bestaat uit drie activiteiten. De modelleeropdrachten zijn te vinden zijn op de pagina: Opgaven in coach. Beantwoord de in deze Coach-opdracht gestelde vragen.
Opgave 3: Satellietbanen
- Bestudeer onderstaande link
Beantwoord de op die pagina gestelde vragen en verwerk je bevindingen in een kort verslag.
- Bereken de omloopstijd van een satelliet in een polaire baan om de Aarde op een hoogte van 200 km.
Bestudeer onderstaand model en de bijbehorende startwaarden.
Met behulp van dit model bestuderen we de baan van een GPS-satelliet om de Aarde. De Aarde is de blauwe, cirkelvormige schijf A in de figuur hieronder.
De baan van de satelliet is nu ellipsvormig. Door middel van een stuurraketje kan de snelheid vy van de satelliet in het punt B worden veranderd.
- Vul het model (op de plaats van de stippeltjes) aan.
- Bepaal de snelheid vy waarbij de baan cirkelvormig is.
- Bepaal de omloopstijd.
Bij een cirkelvormige baan geldt:
Een satelliet beweegt in een cirkelvormige baan met een snelheid van 4000 m/s.
- Bereken de afstand r.
- Bereken de omloopstijd.
- Bereken de (middelpuntzoekende) versnelling.
Opgave 4: Potentiaal
- Bestudeer onderstaande link
Beantwoord de op die pagina gestelde vragen en verwerk je bevindingen in een kort verslag.
