• Heliozentrisches Modell
Annahme 1: Wir wollen zunächst annehmen, der Körper mit der Masse m1 sei der ruhende Zentralkörper (Sonne) und der mit der Masse m2 der Umlaufkörper (Erde), der sich periodisch mit der Umlaufdauer T2 um den Zentralkörper mit der Bahngeschwindigkeit v2 auf einer Kreisbahn mit dem Radius r bewegt (siehe dazu die Bilder 9 und 11).
Der Körper mit der Masse m1 übt auf den Umlaufkörper m2 eine Gravitationskraft F1 aus, die als Zentripetalkraft wirkt und den Umlaufkörper in Richtung zum Mittelpunkt des Zentralkörpers beschleunigt, ihn damit auf der Kreisbahn hält und zugleich verhindert, dass er sich tangential von der Kreisbahn entfernt.
Für den Betrag dieser Kraft auf den Umlaufkörper m2 gilt gemäß dem 2. Axiom von Newton das Dynamische Grundgesetz:
F1 = m2 · az mit az = v22/r für die Zentripetalbeschleunigung
und für die Bahngeschwindigkeit v2 = (2 · ∏ · r)/T2 eingesetzt ergibt sich für die Zentriptalkraft F1, mit der der Zentralkörper m1 den Umlaufkörper m2 anzieht, die nebenstehende Gleichung [8].
Nach dem 3. Keplerschen Gesetz gilt gemäß Gleich. [7] für alle um ein und denselben Zentralkörper sich bewegenden Umlaufkörper (hier m2 mit T2) die durch den jeweiligen Zentralkörper (hier m1) bestimmte Kepler-Konstante: T22/a3 = C1.
Wegen der angenommenen Kreisform setzen wir auch hier für a = r und es ergibt sich für die Kepler-Konstante des Zentralkörpers (m1): C1 = T22/r3 .
Daraus folgt für das Quadrat der Umlaufdauer T2 des Umlaufkörpers m2 die Gleichung [9].
Wir setzen die Gleichung [9] in Gleichung [8] ein und erhalten für die Kraft auf den Körper mit der Masse m2: F1 = m2 · [(4 · ∏2)/(C1 · r3)] · r .
Nach dem Kürzen von r ergibt sich F1 = m2 · (4 · ∏2)/(C1 · r2) und damit die Gleichung [10].
Hier ist C1 die durch den Zentralkörper m1 bestimmte Kepler-Konstante (siehe Gleich. [7]).
Fortsetzung: zur Annahme eines Geozentrische Modells
Bild 11: Zentripetalkraft F1 auf den Umlaufkörper m2
Gleich. [8]: Zentripetalkraft F1 auf den Umlaufkörper m2
Gleich. [9]: Umlaufdauer T2 des Körpers m2
Gleich. [10]: Kraft F1, die m1 auf m2 ausübt