Können Sie mir dabei helfen?

Die japanische Raumsonde IKAROS wird durch ein Sonnensegel angetrieben, das den Photonendruck des Sonnenlichts nutzt. Die Sonde erfährt durch das Sonnensegel eine Antriebskraft von etwa 0,0016 N und besitzt eine Masse von etwa 300 kg. a) Welche Geschwindigkeitszunahme kann die Sonde pro Jahr verzeichnen? b) Welche Strecke würde sie bei anfänglicher Ruhe in einem Jahr zurücklegen?

Answer 1

[Siebenschlae315]

a) Die Geschwindigkeitszunahme einer Raumsonde, die durch eine Kraft angetrieben wird, kann berechnet werden als:

Δv = F * t / m

mit F als Kraft, t als Zeit und m als Masse. In diesem Fall ist F = 0,0016 N und t = 1 Jahr = 31,536 x 10^6 Sekunden. Daher:

Δv = (0,0016 N) * (31,536 x 10^6 Sek) / (300 kg) = 2.06 x 10^-5 m/s

b) Die zurückgelegte Strecke einer sich mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegenden Raumsonde kann berechnet werden als:

d = v * t

mit v als Geschwindigkeit und t als Zeit. In diesem Fall ist v = 2.06 x 10^-5 m/s und t = 1 Jahr = 31,536 x 10^6 Sekunden. Daher:

d = (2.06 x 10^-5 m/s) * (31,536 x 10^6 Sek) = 6.5 x 10^3 m = 6.5 km

Die Sonde würde also in einem Jahr bei anfänglicher Ruhe eine Strecke von 6,5 km zurücklegen.

Answer 2

[evtldocha]

Geschwindigkeit und Zeit hängen mit der Beschleunigung zusammen über:

$Δv\ =\ a\cdotΔt$

und die Beschleunigung ergibt sich aus Kraft und Masse:

$F=m\cdot a\ \rightarrow\ a=\frac{F}{m}$

Die Beschleunigung "a" in die erste Gleichung einsetzen:

$Δv\ =\ \frac{F}{m}\cdotΔt$

Anzahl der Sekunden pro Jahr

$Δt\ =\ 365\cdot\ 86400s$

ergibt sich:

$Δv=\frac{0,0016\ N}{300\ kg}\cdot365\cdot86400\ s\approx168,2\ \frac{m}{s}$