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WebQuest

Leben auf dem Kleinplanet

von Hermann Knoll

Lernziel:

Sie kennen das Gravitationsgesetz und können es zur Lösung einfacher Probleme anwenden.
Sie können aus Wertetabellen systematisch den Zusammenhang zweier Grössen ermitteln.

Problemstellung:

Auf den Planeten, welche die Sonne umrunden ist einzig auf der Erde menschliches Leben zu finden. Es wurden immer wieder Überlegungen angestellt, ob Menschen auf anderen Himmelskörpern wie auf dem Mond, der Venus oder auf dem Mars leben und auch überleben könnten. Wenn heute nur gelegentlich Sonden auf diese Himmelskörper gesandt werden, könnte es doch in Zukunft einen umfangreicheren Reiseverkehr dorthin geben.

Neben den bekannten Planeten gibt es im Umlauf um die Sonne einen Gürtel von Kleinplaneten. In diesem WebQuest soll untersucht werden, ob verschiedene Voraussetzungen für den Aufbau einer Zivilisation auf einem solchen Planeten gegeben wären. Insbesondere interessieren dabei Fragen in Zusammenhang mit der Gravitation.

Aufträge:

1. Verschaffen Sie sich einen Überblick über die vorselektionierten Links.
2. Orientieren Sie sich zunächst im Sonnensystem. Welche Planeten gibt es? Schreiben Sie folgende Grössen in einer Tabelle (z.B. mit Excel) auf: Masse, Durchmesser des Planeten, mittlerer Bahnradius, Umlaufzeit.
3. Mit dem Lernprogramm Gravitation von Schülern des Droste-Hülshoff-Gymnasiums in Meersburg soll nun das 3. Kepler-Gesetz und das Gravitationsgesetz von Newton erarbeitet werden.
4. Verschaffen Sie sich nun eine Übersicht über Asteroiden im Sonnensystem. Schreiben Sie die wichtigsten Daten (Masse, Durchmesser des Planeten, mittlerer Bahnradius, Umlaufzeit) von mindestens 3 Asteroiden in Erdnähe und von 3 aus dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter auf.
5. Wählen Sie einen Asteroid aus und bestimmen Sie auf dem gewählten Körper die mittlere Gravitationsbeschleunigung. Berechnen Sie auch das Gewicht von alltäglichen Objekten (erwachsener Mensch, Auto, Warenpaket mit der Masse 1 kg, …) auf diesem Asteroid.
6. Autofahren auf dem Kleinplanet:
   • Welche Maximalbeschleunigung könnte bei Haftungsverhältnissen, die durch die Haftreibungszahl f_H = 0.8 gegeben sind, erreicht werden?
   • Bei welcher Geschwindigkeit würde ein Auto schwerelos sein? (1. kosmische Geschwindigkeit)
   • Welche Probleme würden sich ergeben, wenn man ein Auto mit dem Reibungsantrieb auf diese Geschwindigkeit beschleunigen wollte?
   • Bei welcher Geschwindigkeit würde das Auto vom Planet abheben und nicht wieder zurückkehren? (2. kosmische Geschwindigkeit)
     (Anleitung: Sie brauchen dazu die Arbeit im Gravitationsfeld. Siehe Lernprogramm Gravitation: 3. Teil)
7. Erkunden Sie weitere Bedingungen für das Leben auf einem Planeten wie die Existenz einer geeigneten Atmosphäre, Temperaturspannen, Tag- und Nacht-Rhythmus.
8. Würden Sie eventuell bei einem Besiedelungsprojekt auf dem gewählten Kleinplanet mitmachen? Nenne Sie 3 Gründe dafür bzw. dagegen.

Informationsquellen:

Links im Internet

Hinweise zur Lösung:

Richten Sie sich von Anfang an eine Tabelle (Excel) und ein Textfile ein. In der Tabelle können Sie die Daten der Planeten und der Asteroiden sammeln und direkt auswerten. Im Textfile sollen die Antworten zu den Fragen zusammengestellt werden.

Machen Sie ein Upload der Tabelle (als <Ihr Name>.xls) und des Textfiles (als <Ihr_Name>.doc) auf die Lernplattform.
Eine Musterlösung kann hier aufgerufen werden: Excel-File wqgravls.xls