Trägheitsmoment Erde

Erste Frage Aufrufe: 181     Aktiv: 09.12.2023 um 12:24

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Wir betrachten die Erde in einem ersten Modell als massive Kugel, deren Drehachse durch den Mittelpunkt verläuft. Die Masse der Erde ist 5,97 ∙ 10^24 kg mit dem Radius von 6371 km.

a) Berechnen Sie das Trägheitsmoment der Erde in diesem Modell.
b) Das tatsächliche Trägheitsmoment der Erde bezüglich ihrer Drehachse beträgt ca. 8,03 ∙ 10^37kgm2 . Berechnen Sie damit die dimensionslose Konstante C, wenn für das Trägheitsmoment einer Kugel allgemein gilt: I = C*m*r^2
c) Vergleichen Sie diesen Wert von C mit dem Wert von C aus Aufgabenteil a). Wo ist die Dichte der Erde größer - nahe beim Erdkern oder eher an der Erdkruste? Begründen Sie! 

Lösungen:

a) I = 2/5 * m * r^2 = 9,7*10^37 Kgm^2
b) C = 0,33

bei c) weiß ich nicht was ich machen soll. Ich habe einmal c= 2/5=0,4 von Aufgabe a) und einmal c=0,33. Wie macht die Dichte hier einen Unterschied?
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Man kann aus dem Trägheitsmoment schließen, ob die Masse der Erde gleichmäßig innerhalb der Kugel verteilt ist, dann hat man den Faktor c = 2/5. Würde sich die gesamte Erdmasse an der Erdoberfläche befinden, dann wäre das Trägheitsmoment I = mr², also wäre in diesem Fall c=1. Folgerung: je größer c, desto weiter außen befindet sich die Masse. Aus deinem Wert von 0,33 < 2/5 kannst du also auf den umgekehrten Fall schließen. Kein Wunder, wenn man bedenkt, dass die Erde einen Kern aus Eisen besitzt.
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