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IMP 10 · Astronomie und logarithmische Darstellung

Logarithmisch darstellen

Daten über viele Größenordnungen stellt man logarithmisch dar. Dann wird aus manchem Zusammenhang eine Gerade: Exponentialfunktionen werden im einfach-logarithmischen Diagramm gerade (nur die Hochachse logarithmisch), Potenzfunktionen im doppelt-logarithmischen (beide Achsen). Aus der Steigung liest man den Wachstumsfaktor bzw. den Exponenten ab.

So gehst du vor

  1. 1Wähle einen Datensatz.
  2. 2Schalte die Achsen um: linear, nur Hochachse logarithmisch, beide logarithmisch.
  3. 3Suche die Darstellung, in der die Punkte auf einer Geraden liegen.
  4. 4Erst dann „Ausgleichsgerade in dieser Darstellung“: Die Seite übersetzt die Gerade in eine Potenz- oder Exponentialfunktion.
0102030050100150a in AET in aMerkurVenusErdeMarsJupiterSaturnUranusNeptun

Datensatz

Große Halbachse a und Umlaufzeit T der acht Planeten.

Achsen

Messwerte

a in AE0,3870,72311,5245,2039,53719,1930,07
T in a0,2410,61511,88111,8629,4684,01164,8

Aufträge

  1. Planeten: Schau dir die lineare Darstellung an. Warum sieht man Merkur, Venus, Erde und Mars kaum? Probiere alle vier Achsenkombinationen. In welcher liegen die Punkte auf einer Geraden?
  2. Lies im doppelt-logarithmischen Diagramm die Steigung ab und formuliere damit das dritte Keplersche Gesetz.
  3. Radioaktiver Zerfall: Welche Darstellung macht die Messpunkte gerade? Bestimme die Halbwertszeit.
  4. Lampe: Prüfe das Abstandsgesetz E ~ r⁻². Welchen Exponenten liefert die Gerade?
  5. Mooresches Gesetz: Nach wie vielen Jahren verdoppelt sich die Transistorzahl? Passt die Behauptung „alle zwei Jahre“?
  6. Masse und Leuchtkraft: Um welchen Faktor leuchtet ein Stern mit doppelter Sonnenmasse heller als die Sonne?

Theorie: Astronomie-Skript, Kapitel „Logarithmisch darstellen“ und „Der Logarithmus – kurze Wiederholung“.