DR.Orbit 4+

Veranschaulichung der Orbitalbewegung einer Masse (z.B. Erde) in einem Gravitationspotential (z.B. Sonnensystem). Davon abhängig wie Sie die Masse mit Ihrem Finger auf eine Flugbahn schubsen, ergibt sich entweder eine stabile Umlaufbahn oder die Masse stürzt in das Zentrum des Gravitationspotentials. Über das "Options" Menü können Sie Reibung einschalten (und damit stabile Umlaufbahnen "zerstören"), ein wirbelndes Hintergrundbild aktivieren oder den Beschleunigungssensor Ihres iPads Einfluss auf das Geschehen nehmen lassen.

Physikalischer Hintergrund:

Massen sind von einem Gravitationsfeld umgeben und ziehen sich deshalb gegenseitig an. Diese Anziehungskraft hängt vom Abstand der beiden Massen (proportional zum Kehrwert des Quadrats des Abstandes) und den Massen selbst (bei zwei Massen proportional zum Produkt der beiden Massen) ab. In der Simulation befindet sich eine sehr große Masse in der Mitte des Bildschirms. Sie kann sich nicht bewegen und sie ist unter einem "Abflussdeckel" versteckt. Wenn Sie mit dem Finger eine kleine Masse in die Simulation hineinlegen, dann beginnt diese in die Richtung der großen Masse so lange zu beschleunigen, bis Sie im "Abfluss" verschwindet. Das können Sie verhindern, indem sie die Masse nicht in die Simulation hineinlegen, sondern mit dem Finger in die passende Richtung und mit der passenden Geschwindigkeit in die Simulation hineinschubsen. Sind Richtung und Geschwindigkeit passend gewählt, so wird die kleine Masse um die große Masse herum fallen ohne dabei im Abfluss zu verschwinden. Das gilt für die Theorie. In der Praxis können Rechenfehler bzw. ein ungenauer aber schneller Simulationsalgorithmus im Laufe der Zeit zu eine instabilen oder sich ändernden Umlaufbahn führen. Den gleichen Effekt können Sie bewusst herbeiführen, indem Sie Reibung einschalten. Dies ist auch die einzige Möglichkeit, eine Masse, die sich in einer stabilen Umlaufbahn befindet, wieder im Abfluss verschwinden zu lassen. Das Hintergrundbild soll die Raumkrümmung andeuten, die durch die Anwesenheit großer Massen erzeugt wird. Die Krümmung ist nicht wirklich korrekt dargestellt, die Verzerrung in müsste zur Mitte hin viel stärker sein. Sie können Sich den ganzen Bildschirm aber wie einen Trichter vorstellen, in dem sich die Kugel bewegt.