Didaktisch-methodischer Kommentar
Die Himmelsmechanik stellte einen Meilenstein in der Beschreibung und Erklärung von Planetenkonstellationen dar. Den Grundstein legte Johannes Kepler, der es ermöglichte, mit den nach ihm benannten "Keplerschen Gesetzen" erstmals die Himmelsbewegungen zu begründen. Isaac Newton bettete die Keplerschen Gesetze in eine allgemeine Theorie der Mechanik ein, mit der die mechanischen Probleme vorerst als gelöst galten.
Die Vermessung der Erde
Nach einer kurzen historischen Einführung zum Aufbau der Erde berechnen die Lernenden in mehreren Übungsaufgaben mithilfe von Vektoren die Bewegungen von Himmelskörpern und die Masse der Erde.
Das Eulerverfahren
Die Schülerinnen und Schüler betrachten das Eulerverfahren, das nach dem Mathematiker und Physiker Leonhard Euler benannt ist. Mithilfe dieses Verfahrens lassen sich Punkt für Punkt die Bewegungen von Körpern beschreiben. In mehreren Übungsaufgaben wird diese Erkenntnis vertieft.
Kegelschnitte
Die Lernenden erfahren, dass die Planeten sich im Sonnensystem nicht auf kreisförmigen, sondern auf ellipsenförmigen Bahnen um die Sonne bewegen. In diesem Kapitel werden verschiedene Punkte auf der Umlaufbahn der Erde um die Sonne berechnet. Das Ganze wird mithilfe von Zeichnungen anschaulich dargestellt.
Dynamik
Die Schülerinnen und Schüler werden mit der Bedeutung der Zentripetalkraft für die weiteren Aufgaben konfrontiert. Durch die Übungsaufgaben wird die Formel für die Zentripetalkraft hergeleitet und mehrere Bahngeschwindigkeiten damit berechnet.
Eine Reise zum Mars
In diesem Kapitel berechnen die Lernenden unter einigen vereinfachenden Annahmen mehrere Zeitdaten, die mit der Reise zum Mars verbunden sind. Durch mehrere Abbildungen wird das Ganze verdeutlicht.
Raketenantrieb
Für den Raketenantrieb liegt das physikalische Gesetz der Impulserhaltung zugrunde. Es wird die Geschwindigkeitsentwicklung einer Rakete unter verschiedenen Annahmen berechnet.