2.2.1 Bewegungen von Himmelskörpern und Satelliten mit Hilfe des Gravitationsgesetzes näherungsweise beschreiben und berechnen
Unterrichtsmaterial zum Lernziel: Die Maturandinnen und Maturanden können Bewegungen von Himmelskörpern und Satelliten mit Hilfe des Gravitationsgesetzes näherungsweise beschreiben und berechnen.
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Simulation zum zweiten KEPLER'schen Gesetz (Walter Fendt / LEIFIphysik)
Interaktive HTML5-Simulation, die das zweite KEPLER'sche Gesetz demonstriert: Man wählt reale Himmelskörper oder definiert eigene Bahnen und vergleicht flächengleiche Sektoren mit zwei Uhren. Optionale Darstellung des Geschwindigkeitsvektors sowie Anzeige von Sonnenabstand und Geschwindigkeit. Ein ansprechendes Erkundungswerkzeug, das selbständiges Ausprobieren ermöglicht.
Simulation: Zweikörperproblem (Gravitation)
Eine HTML5-Simulation von Walter Fendt, mit der Schüler:innen die Bewegung zweier Massen unter Gravitation im Schwerpunktsystem erkunden. Massen, Abstand und Anfangsgeschwindigkeiten können variiert werden; Kreis- und Parabelbahnen sind voreingestellt, zudem lassen sich Bahndaten, Kräfte, Energie und Drehimpuls anzeigen.
Simulation zum Zweiten Kepler'schen Gesetz (Flächensatz)
Ein interaktiver Simulator zum Zweiten Kepler'schen Gesetz: Schüler:innen wählen reale Himmelskörper (Planeten, Pluto, Halleyscher Komet) oder erfinden eigene Bahnen über Halbachse und Exzentrizität. Flächengleiche Sektoren mit Zeitmessung, Geschwindigkeitsvektor und Live-Angaben zu Distanz und Geschwindigkeit machen den Flächensatz direkt erfahrbar.
Simulation: Kepler'sche Gesetze – Planetenbahnen als Ellipsen
Interaktive Simulation, in der die Bahnen realer Himmelskörper (Planeten, Pluto, Halleyscher Komet) oder frei definierten Ellipsenbahnen (Halbachse, Exzentrizität) untersucht werden. Die Software berechnet Halbachsen sowie minimale/maximale Sonnenentfernung und kann Brennpunkte und Achsen einblenden. Kurzer historischer Einstieg von Ptolemäus über Brahe bis Kepler.
Rutherfordsches Streuexperiment – interaktive Simulation
Eine interaktive Simulation, mit der Schüler:innen die Ablenkung von Alphateilchen an einem Atomkern (Rutherford-Streuung) erkunden können. Geschwindigkeit, Stoßparameter und Kernladungszahl sind variierbar, Streuwinkel und minimaler Abstand werden angezeigt, und die Bahn als Hyperbel mit Asymptoten wird dargestellt. Der begleitende Text erklärt anschaulich den historischen Versuch von 1911 und die Schlussfolgerung, dass Atome weitgehend 'leer' sind.
Kleinplanetenforschung: Bahnbestimmung des Asteroiden (3) Juno
Authentisches Forschungsprojekt von Gymnasiast:innen am Observatorium Gornergrat: Der Kleinplanet Juno wird über mehrere Nächte beobachtet, und aus den Aufnahmen werden mit professioneller Software (AstroImageJ, Celestial Mechanics/ORBDET) die Bahnelemente bestimmt und mit Referenzwerten inklusive Fehleranalyse verglichen. Enthalten sind Forschungsantrag, Theorieteil zu den Bahnelemente, Messresultate, Fehlerdiskussion sowie Bedienungsnotizen zur Software und echte FITS-Bilddaten.
Zerstörter Satellit Kosmos-1408 – Bahnen von Trümmerteilen
Abituraufgabe mit vollständigem Lösungsvorschlag zur Kreis- und Ellipsenbewegung um die Erde. Ausgehend vom realen Zerlegungsereignis des Satelliten Kosmos-1408 (2021) werden Bahngeschwindigkeit, große Halbachse, Exzentrizität und die Gefährdung der ISS behandelt, zuletzt eine Bewertungsfrage zur Regulierung von Weltraumschrott. Die Aufgaben sind mit Kontrollergebnissen und ausführlichen Herleitungen versehen und hängen an einem aktuellen, packenden Realbezug.
Marsmission: Transferbahn mit Keplers Gesetzen planen (Simulation)
Ein interaktives Simulationswerkzeug, mit dem Schüler:innen eine Reise von der Erde zum Mars auf einer elliptischen Transferbahn planen. Nach einer kurzen Einführung in Keplers drei Gesetzen werden drei konkrete Planungsaufgaben gestellt (bester Starttermin, Wartezeit auf dem Mars, grosse Halbachse). Der Reiz liegt darin, die Himmelsmechanik am echten, spannenden Beispiel der Marsmission selbst auszuprobieren.
Uranus – Abituraufgabe mit ausführlicher Lösung (LEIFIphysik)
Mittelschwere bayerische Abituraufgabe (2001) zur Astronomie: Aus der synodischen Umlaufzeit werden siderische Umlaufzeit und große Halbachse des Uranus bestimmt, daraus Radius, Masse, Dichte und Strahlungsbilanz berechnet. Die vollständige, verständlich formulierte Lösung macht das Material auch zum Selbststudium geeignet.
Gravitationslabor – Newtons Gravitationsgesetz entdecken mit der Simulation
Geführtes Explorations-Worksheet zur Simulation 'Gravitationslabor', in dem Schüler:innen das Newtonsche Gravitationsgesetz selbst erarbeiten: systematische Variation von Massen und Abstand, Tabellen- und Diagrammauswertung, Linearisierung und Bestimmung von G. Als Zusatz für Experten eine doppelt-logarithmische Auftragung zur Bestimmung des Potenzexponenten.
Simulation des Zweikörperproblems (Gravitation)
Ein interaktives Simulationswerkzeug, mit dem Lernende die Bewegung zweier punktförmiger Massen unter Gravitation im Schwerpunktsystem erkunden können. Über Eingabefelder lassen sich Abstand, Massen und Anfangsgeschwindigkeiten variieren; voreingestellte Bahnen (Kreis, Parabel) sowie Ausgabedaten zu Bahndaten, Energie, Drehimpuls und Umlaufdauer ermöglichen systematisches Experimentieren.
Simulation: Keplers zweites Gesetz (Flächensatz)
Interaktive Simulation zum zweiten KEPLER'schen Gesetz: Lernende wählen Planeten, Pluto oder den HALLEY'schen Kometen aus und beobachten den Fahrstrahl, Stoppuhren und überstrichene Flächen. Über Schieberegler und Checkboxen lässt sich die Flächengeschwindigkeit qualitativ und mit Zahlenwerten (in AE²) untersuchen.
Der astronomische Daumensprung – Die Sternparallaxe
Ausführliches, didaktisch durchdachtes Arbeitsmaterial zur Sternparallaxe: Vom alltäglichen Daumensprung über geometrische Erklärungen und historische Anekdoten (Aristarch, Bessel, Venustransit, Gaia) bis zur quantitativen Entfernungsbestimmung mit Bogenmass, AE und Parsec. Enthält durchgerechnete Beispiele und Übungen mit Tabellen und Kontextaufgaben.
Skript GF3: (Fast) überall sind Kräfte im Spiel – Kinematik und Dynamik
Umfangreiches, sorgfältig aufgebautes Unterrichtsskript zur Kinematik und Dynamik für das Grundlagenfach Physik am Gymnasium Kirchenfeld Bern. Historische Zugänge (Aristoteles, Galilei, Newton), vielfältige Aufgaben mit Lösungen und Zusammenfassung decken den Trägheitssatz, beschleunigte Bewegungen und Kräfte ab.
Keplersches Gesetz – interaktive Planetenbahn-Simulation
Eine HTML5-Simulation von Walter Fendt, die das erste Keplersche Gesetz veranschaulicht: Die Bahn eines auswählbaren Himmelskörpers (Planeten, Pluto, Halleyscher Komet oder eigene Ellipse) wird um die Sonne animiert. Kurzer historischer Einstieg von Ptolemäus bis Kepler; Bahndaten wie Halbachsen, Exzentrizität und Entfernungen werden in AE berechnet.
Simulation zum zweiten Kepler'schen Gesetz
Interaktive HTML5-Simulation (von Walter Fendt) zum zweiten Kepler'schen Gesetz, in der Planeten, Pluto und der Halley'sche Komet ausgewählt und Fahrstrahl, Stoppuhren und überstrichene Flächen beobachtet werden können. Eine geleitete Aufgabe lenkt die Beobachtung auf den Zusammenhang zwischen Fahrstrahllänge, Bahngeschwindigkeit und Flächeninhalt.
Gezeiten anschaulich: Wasserberge, Baryzentrum und Kräftebilanz
Ein mehrstufig animiertes Unterrichtsmaterial, das die Entstehung der Gezeiten Schritt für Schritt von der Beobachtung (Niedrig-/Hochwasser auf São Tomé) über das Baryzentrum bis zur Zusammensetzung von Gravitations- und Zentrifugalkräften entwickelt. Begleitende Beobachtungsaufgaben regen zu eigenen Vermutungen über astronomische Zeitspannen an. Hinweise zur Idealisierung runden das Material ab.
Sonnensegel-Raumsonde Cosmos 1: Strahlungsdruck und Bahnhebung
Anhand des gescheiterten echten Sondeprojekts Cosmos 1 wird durchgerechnet, wie stark Lichtdruck eine Sonnensegel-Sonde beschleunigt und wie sich ihre Umlaufbahn durch Energiezufuhr hebt. Vollständig ausgearbeitete Musterlösung mit Physik des Strahlungsdrucks, Kreisbahnenergie im Gravitationsfeld und einer Integrations-Herleitung der mittleren Beschleunigung. Der reale Missionskontext macht den Stoff greifbar, das Material ist aber primär eine vorrechnende Lösung.
Tethered Satellite (TSS-1R): Stromerzeugung im Erdmagnetfeld
Aufgabenblatt mit vollständig ausgearbeiteter Lösung zur gescheiterten NASA-Mission TSS-1R: Ein per Seil ausgesetzter Satellit erzeugt im Erdmagnetfeld Spannung und Strom, dessen Lorentz-Kraft das Shuttle abbremst. In mehreren Teilaufgaben werden Induktionsspannung, Strom, gewonnene Energie, Bremskraft sowie der Höhenverlust über eine Gravitations-Energiebetrachtung berechnet.
Interaktive Darstellung der Gravitationskraft (Punktmassen und Kugeln)
Interaktives Material mit drei animierten Abbildungen, in denen Lernende per Klick/Touch Kraftvektoren für die Gravitationswechselwirkung erkunden: zwischen zwei Punktmassen, an der Erdoberfläche sowie zwischen Punktmasse und homogener Kugel (auch innerhalb der Kugel). Zu jeder Abbildung folgen knappe qualitative Beobachtungen und die zugehörigen Formeln inklusive Gravitationskonstante.
Sternbewegung bei Langzeitbelichtung – Interaktive Himmelskugel-Simulation
Das Material erklärt die scheinbare tägliche Sternbewegung, ausgehend von Sternspur-Fotografien bei Langzeitbelichtung, und führt in Deklination, Kulmination, Zirkumpolarsterne sowie Stundenwinkel und Azimut ein. Zentral ist eine interaktive Simulation, mit der Lernende Beobachterposition, Sterne und Tageszeit variieren und den Lauf der Sterne an der Himmelskugel selbst erkunden können. Dazu kommen historische Einordnungen (Heraklid bis Ptolemäus) und knappe Formeln zur Kulminationshöhe.
Hubble-Gesetz: Das Universum expandiert
Gut strukturierter Unterrichtsablauf zum Entdecken des Hubble-Gesetzes: Schüler:innen tragen Entfernungen und Fluchtgeschwindigkeiten von Galaxien in ein Diagramm ein, erkennen den linearen Zusammenhang und schätzen daraus das Alter des Universums ab. didaktisch durchdacht mit Analogien (Luftballon, Hefekuchen), Plenumsdiskussionen und fachlichen Vertiefungen (dunkle Energie, Urknall). Enthält eine Galaxientabelle mit Messwerten, aber das Blatt ist primär eine Unterrichtsanleitung ohne ausgearbeitete Lösungen.
Hyperbolischer Kepler
Aufsatz eines Gymnasiallehrers, der aus den ersten zwei keplerschen Gesetzen das Gravitationsgesetz und das dritte keplersche Gesetz herleitet und die keplerschen Gesetze auf hyperbolische Bahnen (Meteoriten, Swingby-Raumsonden) überträgt. Die Herleitung mit Flächensatz und Vektoralgebra wird durch eine numerische Simulation (Euler-Cromer) getestet. Als Ausblick werden Lichtablenkung und Rutherford-Streuung genannt.
Simulation zum 2. Keplerschen Gesetz (Flächensatz)
Interaktive Simulation, die den Flächensatz Keplers an acht Planeten, Pluto oder dem Halleyschen Kometen demonstriert. Nutzer:innen können Bahnen eigener Himmelskörper vorgeben, flächengleiche Sektoren verschieben und vergrößern, Zeitvergleich über Uhren ablesen sowie Geschwindigkeitsvektoren einblenden. Der erklärende Text ist knapp, das Werkzeug selbst ermöglicht aber selbständiges Erkunden des Gesetzes.
Zweikörperproblem – Interaktive Simulation der Gravitationsbewegung
Eine HTML5-Interaktive Simulation, mit der sich zwei Massen unter Gravitationseinfluss (Zweikörperproblem) im Schwerpunktsystem erkunden lassen. Nutzer:innen können Anfangsbedingungen frei einstellen, vordefinierte Kreis- und Parabelbahnen starten, die Zeitlupe nutzen und Messgrössen ablesen. Wenig erklärender Text, aber ein echtes Erkundungswerkzeug für Orbitalbewegungen.
Simulation zum 3. Keplerschen Gesetz
Interaktive Simulation zum dritten Keplerschen Gesetz: Planeten, Pluto und der Halleysche Komet können gestartet und pausiert werden; Halbachse, Umlaufzeit und der Quotient T²/a³ lassen sich einblenden und vergleichen. Ein exploratives Werkzeug, das Schüler:innen das Gesetz selbst entdecken lässt.
Aufgaben des 3. International Young Physicists' Tournament (IYPT) 1990
Dieses Dokument enthält die 17 Aufgaben des 3. IYPT (1990) in einer kommentierten kritischen Edition mit ausführlichen Anmerkungen zur Textüberlieferung. Die offenen Forschungsaufgaben (Ball auf oszillierendem Kolben, Wolkengrenzen, Fraktale, Segnersches Rad u.a.) verlangen eigenständige Modellbildung, Experimente und quantitative Abschätzungen. Der grosse philologische Apparat dient der historischen Dokumentation, nicht dem Unterricht.
Keplerbahnen – interaktive Ellipsen-Simulation
Eine interaktive HTML5-Simulation, in der Lernende die Keplerbahnen von Planeten, Pluto oder dem Halleyschen Kometen erkunden können. Eigene Bahnen lassen sich über grosse Halbachse und Exzentrizität konfigurieren; die App berechnet Halbachsen und Sonnenentfernungen in astronomischen Einheiten. Sie veranschaulicht anschaulich, dass Planetenbahnen Ellipsen mit der Sonne in einem Brennpunkt sind.
Doppelsternsystem TOI 1338 – Abituraufgabe mit Musterlösung
Eine ausführlich gelöste Abituraufgabe (Bayern, Astronomie/Schwerpunktfach) zum Doppelsternsystem TOI 1338, in dem 2019 ein NASA-Praktikant einen Circumbinary-Exoplaneten entdeckte. Die Teilaufgaben umfassen die spektroskopische Nachweismethode, die Massenbestimmung über das Gravitationsgesetz, Sternentwicklung sowie Flächenhelligkeit und Lichtkurven-Interpretation. Alle Lösungen sind fachlich sauber und vollständig ausgearbeitet.
Abituraufgabe: Asteroid Ryugu und die Sonde Hayabusa 2
Mehrgliedrige Physikaufgabe im Abitur-Stil zum erdnahen Asteroiden Ryugu und zur japanischen Sonde Hayabusa 2: Bahndaten, Keplersches Gesetz, Swing-by, Gravitation, Dichte und Fallbewegung werden rechnerisch erschlossen. Der komplette Lösungsvorschlag mit Herleitungen und Plausibilisierung ist enthalten; ein Bewertungsteil (Kosten der Mission) ergänzt das Rechnen.
Die ISS am Nachthimmel – Aufgaben und Lösungen
Aufgabensammlung mit vollständigem Lösungsvorschlag zur Internationalen Raumstation: Kreisbahn und Umlaufzeit, Vergleich der scheinbaren Bewegung mit einem Verkehrsflugzeug, Hohmann-Transfer bei der Bahnanhebung, scheinbare Helligkeit und Solarmodule. Die authentische, packende ISS-Thematik wird mit sauber formalisierten, kontrollierbaren Lösungen verbunden.
Aufgabe zur Raumsonde Juno: Umlaufzeit, große Halbachse und Ellipsenbahn um Jupiter
Klausuraufgabe (mit Lösung) zur Raumsonde Juno: Herleitung der Beziehung zwischen Bahnradius, Umlaufzeit und Zentralkörpermasse aus Zentripetal- und Gravitationskraft, anschliessend quantitative Berechnung der großen Halbachse und Apoapsis sowie kritische Beurteilung des Mond-Erde-Modells. Ausführliche, sauber gerechnete Musterlösung mit Fachbegriffen (Apsiden, Exzentrizität).
Der Pistolenstern – astronomische Berechnungen zur scheinbaren Helligkeit, Strahlungsmasse und Sternentwicklung
Mehrgliedrige Abituraufgabe (mit vollständigen Musterlösungen) zum hellsten Stern der Milchstrasse: Berechnung der scheinbaren Helligkeit über Entfernungsmodul und Leuchtkraftvergleich, der jährlich abgestrahlten Masse über E=mc², des Sternradius über das Stefan-Boltzmann-Gesetz sowie eine Erörterung der Sternentwicklung massereicher Sterne. Die Lösungen sind sauber hergeleitet und rechnerisch vollständig, der Zugang aber rein formell und ohne didaktische Einstiege – ein sehr gutes Prüfungsmaterial, das nur mit Lehrperson oder als fortgeschrittene Übung funktioniert.
Extrasolare Planeten in der habitablen Zone von Kepler-62 (Abituraufgabe mit Lösung)
Mehrschrittige Abituraufgabe (Bayern 2016) zur Astrophysik: Entfernungsbestimmung über den Entfernungsmodul, Sternradius via Stefan-Boltzmann-Gesetz, habitable Zone, große Halbachse über das 3. Keplersche Gesetz und Planetenradius über die Transitmethode. Es liegt eine vollständige, sauber hergeleitete Musterlösung mit Kontrollergebnissen vor. Das Thema Exoplaneten und habitable Zone ist für Schüler:innen attraktiv, didaktisch ist das Material aber eine klassische Prüfungsaufgabe ohne Einstieg oder Visualisierung.
Abituraufgabe: Das Doppelsternsystem Algol
Eine Abituraufgabe (mit vollständiger, nicht-amtlicher Lösung) zum bedeckungsveränderlichen Doppelstern Algol: Helligkeitskurve, Doppler-Aufspaltung von Spektrallinien, Berechnung der Bahnradien sowie Prüfung der optischen Auflösbarkeit nach dem Rayleigh-Kriterium. Realer, eindrucksvoller Anwendungskontext Astronomie mit anspruchsvollen, nicht reinen Routine-Aufgaben.
Übungsserie: Vulkanisch aktiver Jupitermond Io – Gravitation und Wurfphysik
Eine anspruchsvolle Aufgabenserie mit vollständigen, Schritt-für-Schritt-Lösungen rund um den Jupitermond Io: Fallbeschleunigung berechnen, Lavabrocken-Auswurf mit variablem Gravitationsfeld über den Energiesatz, schiefer Wurf, Krater-Variation sowie qualitative Erklärungen zu Bahngeschwindigkeit, Gezeitenverformung und der inneren Aufheizung. Der attraktive reale Kontext (Vulkanismus, Sonde Galileo) macht das eher formal rechnende Material lebendig.
Enif und Kugelsternhaufen M15 – Astronomische Berechnungen (Abituraufgabe mit Lösung)
Abiturähnliche Aufgabe am Beispiel des Sterns Enif im Herbstviereck: Entfernungsmodul, Leuchtkraft, Stefan-Boltzmann, HR-Diagramm, Sternentwicklung, Parallaxe und Helligkeitsabschätzung. Die vollständigen, sauber durchgerechneten Lösungen machen das Material auch für Selbststudium nutzbar.
Lösung: Plejaden – Hertzsprung-Russell-Diagramm und Entfernungsbestimmung (LEIFIphysik)
Ausführlicher Musterlösungstext zu einer Abituraufgabe über die Plejaden: Entfernungsmodul, Umwandlung eines m-Diagramms in ein HRD, Masse-Leuchtkraft-Beziehung, Leuchtkraft- und Radiusbestimmung sowie Altersschätzung eines Sternhaufens. Alle Teilaufgaben sind Schritt für Schritt mit Formeln und Kontrollergebnissen gerechnet.
Sonnenfinsternis – Abituraufgabe mit vollständiger Lösung (LEIFIphysik)
Eine schwere bayerische Abituraufgabe von 1999 zur Sonnenfinsternis mit vollständig ausgearbeiteter Lösung. Behandelt werden Sehwinkel von Sonne und Mond, Arten von Finsternissen, das Wiensche Verschiebungsgesetz und eine Abschätzung der Strahlungsleistung der Korona über das Stefan-Boltzmann-Gesetz. Die Lösungen sind knapp aber korrekt und führen die Lernenden an anspruchsvolle quantitative Astro-Physik heran.
Marsoppositionen und Hohmannbahn – Aufgaben mit Lösungen
Zweiteilige Aufgabenserie zur synodischen Periode des Mars, Oppositionen und zur Pathfinder-Mission, inklusive vollständigen Lösungen. Die Aufgaben verbinden Kepler-/Gravitationsgesetze mit einem realen Raumfahrtbeispiel (Hohmannbahn, Solarzellen, Signallaufzeit) und enthalten Kontrollergebnisse sowie eine qualitative Erklärungsfrage. Als Matura-/Klausurvorbereitung ansprechend, erklärt aber selbst kaum Konzepte.
Warum bleiben Trabanten auf gebundenen Bahnen? – Das effektive Potenzial
Der Artikel erklärt anschaulich, warum Satelliten auf festen elliptischen Bahnen bleiben, indem die Gesamtenergie in Polarkoordinaten ausgedrückt und das effektive Potenzial mit Drehimpulserhaltung hergeleitet wird. Herleitungen sind vollständig in Fussnoten ausgeführt, es fehlen jedoch Aufgaben und Lösungen.
Simulation zum ersten Keplerschen Gesetz
Eine interaktive HTML5-Simulation (von Walter Fendt, eingebettet auf LEIFIphysik), mit der Lernende die Ellipsenbahnen von Planeten, Pluto und dem Halley'schen Kometen um die Sonne erkunden. Geleitete Beobachtungsaufgaben führen Schritt für Schritt zur Entdeckung des ersten Keplerschen Gesetzes (Brennpunkt, konstante Summe der Brennstrahlen).
Busch-Versuch: Bestimmung der spezifischen Ladung des Elektrons (e/m)
Mehrstufige, formal anspruchsvolle Aufgabe zur Ablenkung von Elektronen im E- und B-Feld nach dem historischen Versuch von Hans Busch (1926). Mit vollständigem, begründetem Lösungsvorschlag inklusive Herleitung von Schraubenbahn-Radius, Umlaufdauer und der Berechnung von e/m_e aus Messwerten. didaktisch schlank, aber fachlich exquisit — klassische Schwerpunktfach-/Abituraufgabe.
Venusdurchgang und die Bestimmung der Astronomischen Einheit – Abituraufgabe mit Lösungen
Mehrteilige Abituraufgabe (im bayerischen Stil, Lösung von LEIFIphysik) zur Venus: Bahnskizze mit Konjunktionen und Elongationen, Keplers drittes Gesetz, der 8-Jahre-Rhythmus der Venusdurchgänge sowie zwei Methoden zur Bestimmung der Astronomischen Einheit (Parallaxenmodell mit zwei Beobachtungsorten und Radarlaufzeitmessung). Den Abschluss bildet eine quantitative Abschätzung mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz, warum der Venusdurchgang einem Sonnenfleck ähnelt. Alle Teilaufgaben sind mit vollständigem, formalem Lösungsweg versehen; eine referenzierte Abbildung fehlt allerdings.
Simulation zum 1. Keplerschen Gesetz
Ein interaktiver Simulator, in dem Lernende die elliptischen Bahnen von acht Planeten, Pluto und dem Halley'schen Kometen beobachten und vergleichen können. Über einblendbare Hilfslinien (Abstände zur Sonne und zu einem Brennpunktspunkt S', Summe der Abstände) wird die konstante Ellipsensumme direkt am Modell nachvollziehbar. Die Bedienung (Start/Pause, Objektauswahl, Umlaufzeiten-Option) erlaubt selbständiges Erkunden ohne viel Begleittext.
Pulsare: Radius, Dichte und Neutronenmaterie abschätzen
Aufgabenblatt mit vollständigen Musterlösungen zur Astrophysik von Pulsaren: Aus der Rotationsperiode werden maximale Radius, Mindestdichte und der Vergleich mit der Neutronendichte berechnet, inklusive der abschätzbaren Masse eines Stecknadelkopfes aus Neutronenmaterie. Die Aufgaben verbinden Gravitationsgesetz und Zentripetalkraft mit Grössenordnungsabschätzungen und einem konkret fassbaren Alltagsvergleich.
Ortsfaktor g(r) und das Jolly-Experiment
Aufgabenserie mit vollständigen Lösungen zum Ortsfaktor: Berechnung von g auf der Erdoberfläche, Herleitung der Abnahme von g mit der Höhe über Näherungen und Auswertung des historischen Jolly-Waage-Experiments, ergänzt durch eine qualitative Diskussion von g(r) im Erdinneren. Formale Herleitung mit 1/r²-Abhängigkeit, Näherungsentwicklung und Zahlenresultaten.
Exoplanet HD209458b: Radialgeschwindigkeit, Dopplerverschiebung und Bestrahlungsstärke (Lösungsvorschlag)
Komplette physikalische Aufgabe mit vollständigem Lösungsweg zum Nachweis des Exoplaneten HD209458b über die Radialgeschwindigkeitsmethode: Bahnbewegung um den gemeinsamen Schwerpunkt, Dopplerverschiebung der Hα-Linie, Kepler'sche Abschätzung des Bahnradius und Entfernungsbestimmung. Anspruchsvolles Klausurmaterial mit Kontrollergebnissen, aber ohne einführende Erklärungen oder Visualisierung des Didaktischen.
Animation zum dritten KEPLERschen Gesetz
Eine interaktive Animation, die das dritte KEPLERsche Gesetz (T² ~ a³) visualisiert: Die Umlaufzeiten zweier Planeten werden in Beziehung zu ihren grossen Bahnhalbachsen gesetzt. Wenig erklärender Text, aber ein Werkzeug, mit dem Lernende das Gesetz selbst erkunden können.
Abstand zum Mars mit einer Kleinbildkamera
Ein Lehrpersonen-Bericht, wie mit einer einfachen Kleinbildkamera und Parallaxmessungen der Marsabstand anlässlich der Opposition 1997 bestimmt wurde. Theorie, Experimentdurchführung, Auswertung mit Fehlerabschätzung und Verbesserung über das zweite Keplersche Gesetz werden nachvollziehbar beschrieben. Für Schüler:innen geeignet als vorbereitete Lektion oder Semesterarbeit.