Astronomie und Physik: Grundlagen zu Universum, Energie und Mechanik
Planetenmodelle
Im geozentrischen System ist die Erde das Zentrum des Universums, um das Mond, Sonne und Planeten kreisen. Im heliozentrischen System ist dagegen die Sonne das Zentrum des Planetensystems, um das die Planeten, einschließlich der Erde, kreisen.
Astrophysik
Die Astrophysik ist ein Teilgebiet der Astronomie, das Struktur, Zusammensetzung und Entwicklung des Universums untersucht. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht im Vakuum in einem Jahr mit einer Geschwindigkeit von etwa 300.000 km/s zurücklegt.
Big Bang
Der Big Bang ist ein Modell, das die Entstehung des Universums aus einem Punkt erklären soll, von dem sich alle Materie und Energie ausgehend ausdehnt. Diese Expansion dauert bis heute an.
Galaxien
Galaxien sind Ansammlungen von Tausenden von Millionen Sternen, die um einen gemeinsamen Mittelpunkt kreisen. Sie sind meist elliptisch, spiralförmig oder unregelmäßig geformt. Die Milchstraße ist die Spiralgalaxie, in der sich die Erde befindet.
Sterne
Sterne sind leuchtende Himmelskörper, die hauptsächlich aus Wasserstoff bestehen. Dieser verschmilzt zu Helium und erzeugt dabei Licht und Wärme.
Supernova
Eine Supernova ist die Explosion eines massereichen Sterns am Ende seiner Entwicklung. Daraus können Neutronensterne entstehen.
Schwarzes Loch
Ein schwarzes Loch ist der Endzustand eines Sterns mit mindestens dreifacher Sonnenmasse. Seine Anziehungskraft ist so groß, dass ihm nicht einmal Licht entkommen kann.
Planeten und Monde
Ein Mond ist ein Himmelskörper, der um einen Planeten kreist. Er entstand meist aus Material, das sich nicht zu dessen Planeten verdichten konnte. Viele Planeten werden von kleineren Satelliten umkreist.
Gravitation und Schwerkraft
Gravitationsgesetz
Nach dem Gravitationsgesetz ziehen sich zwei Körper gegenseitig an. Die Kraft ist direkt proportional zu ihren Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen.
Zentripetalkraft
Die Zentripetalkraft ist die zentrale Kraft, die durch die Gravitation zwischen zwei Körpern entsteht, die umeinander kreisen.
Gewichtskraft
Die Gewichtskraft ist die Kraft, mit der die Erde oder ein anderer Himmelskörper einen Körper anzieht.
Gravitationsbeschleunigung
Die Gravitationsbeschleunigung ist die Beschleunigung eines frei fallenden Körpers. Ihr Wert hängt von der Masse und dem Radius des anziehenden Planeten ab.
Kosmologie
Die Kosmologie ist der Teil der Astronomie, der sich mit Ursprung, Struktur und Entwicklung des Universums beschäftigt.
Energie und Arbeit
Energie
Energie ist die Fähigkeit eines Systems, Veränderungen zu bewirken oder Arbeit zu verrichten.
Arbeit
Arbeit wird verrichtet, wenn eine Kraft einen Körper entlang einer Strecke verschiebt. Sie berechnet sich als W = F · s, wobei die Kraft in Bewegungsrichtung wirkt. Die SI-Einheit der Arbeit und Energie ist das Joule (J).
Maschinen
Eine Maschine ist ein Gerät, das die Übertragung von Kraft oder Arbeit ermöglicht oder die Richtung und Größe einer Kraft verändert. Maschinen wandeln eine treibende Kraft in eine Widerstandskraft um und dienen so der Arbeitserleichterung.
Einfache Maschinen
Einfache Maschinen sind grundlegende Bauteile der Mechanik, etwa der Hebel oder die hydraulische Presse.
Hebel
Ein Hebel ist eine einfache Maschine, die sich um einen festen Drehpunkt bewegt. Je nach Lage von Drehpunkt, treibender Kraft und Widerstand unterscheidet man drei Hebelarten: Beim einseitigen Hebel liegt der Drehpunkt am Ende, beim zweiseitigen Hebel zwischen Kraft und Widerstand, und beim dritten Hebel liegt die Kraft zwischen Drehpunkt und Widerstand.