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Aufgabe:

Ein Satellit auf einer Umlaufbahn in 100km Höhe wird unter einem Zenitwinkel von 50° beobachtet. Wie gross ist zu diesem Zeitpunkt die Entfernung vom Beobachter zum Satelliten? (Erdradius:6370km)

Problem/Ansatz:

Wie rechnet man das aus?

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(Antwort korrigiert; der Zenitwinkel war falsch)

Wie rechnet man das aus?

Eine Skizze ist der Anfang von allem ...

Untitled4.png  

Die blauen Strecken sind der Erdradius \(R\). Die rote ist die Höhe \(h\) des Satelliten über der Erdoberfläche. Der gelbe Winkel ist der Zenitwinkel unter dem der Satellit dem Beobachter bei \(B\) erscheint. Und die grüne Strecke \(x\) ist gesucht.

Die vier Streckenstücke bilden ein Dreieck mit einem bekannten Winkel. Da eignet sich der Cosinussatz:$$\begin{aligned}(R+h)^2&= R^2 + x^2 - 2Rx\cos(180°-50°) \\ \implies 0&= x^2 - 2 \cdot 6370 \text{km} \cdot \cos(130°) - (2 \cdot 6370 \text{km} \cdot 100 \text{km} + 100^2 \text{km}^2) \\ \implies x_{1,2}&\approx -4094 \text{km} \pm 4248 \text{km} \end{aligned}$$Das negative Ergebnis gibt keinen Sinn. Es bleibt: $$x \approx 154 \text{km}$$Gruß Werner

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Der gelbe Winkel ist der Zenitwinkel

Nein.

Der gelbe Winkel ist der Zenitwinkel - Nein.

.. das werde ich wohl nie lernen :-/ ... es liegt wohl an meiner Affinität zu horiziontalen Bezugslinien!

Ich habe meine Antwort korrigiert

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