Gravitation

Gravitation bei Leifiphysik Abnahme der Gravitationskraft mit der Entfernung 

Was ist Gravitation? 
So ganz genau wissen wir das immer noch nicht. Wir können sagen, es ist ein Kraftfeld, das auf Körper mit großer Masse eine größere Kraft ausübt als auf Körper mit kleiner Masse. Manche Wissenschaftler glauben, dass dieses Kraftfeld aus kleinen Teilchen besteht, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Um ehrlich zu sein, wir wissen immer noch nicht genau was Gravitation wirklich ist - wir kennen nur ihre Auswirkungen im Universum. 

Alle Körper ziehen einander an!

Galilei starb im Jahre 1642. In demselben Jahr wurde in England Isaac Newton geboren, dessen theoretische und experimentelle Arbeiten die Naturwissenschaften und Mathematik entscheidend beeinflussen sollten. Besonders bedeutend war seine Entdeckung des Grundgesetzes der Gravitation. 
Angeblich soll Newton unter einem Apfelbaum gesessen haben, als in seiner Nähe ein Apfel zu Boden fiel. Dies brachte ihn auf den Gedanken, dass die Kraft, die den Apfel zum Boden zog, dieselbe Kraft ist, die den Mond auf seiner Bahn um die Erde festhält. 
Der Mond bewegt sich durch den Raum. Wirkten keine Kräfte auf ihn, würde er sich auf einer geraden Bahn fortbewegen. Tatsächlich aber kreist er um die Erde. Es muss also eine von der Erde ausgeübte Kraft geben, die den Mond anzieht und auf seiner Umlaufbahn hält. Diese Kraft kann nur die Erdanziehungskraft, die Gravitation, sein. 

Der Eimer bewegt sich in einem Kreis, da durch das Festhalten der Schnur eine Zugkraft ausgeübt wird. Sobald man das Tau loslässt, fliegt der Eimer auf gerader Bahn (tangential) davon.

Die Gravitation der Erde (die Zugkraft der Schnur) hält den Mond (den Stein) auf seiner Kreisbahn. Würde die Erdanziehungskraft plötzlich aussetzen, flöge der Mond von der Erde weg.

Newton erkannte, dass nicht allein die Erde Gravitation ausübt, sondern jeder Körper im Universum. Die Anziehungskraft der Sonne hält die Planeten des Sonnensystems auf ihren Bahnen. Die Gravitation verbindet Sterne zu Galaxien, Galaxien zu Galaxiehaufen und diese wiederum zu Galaxiesuperhaufen. Die Gravitation hält das ganze Universum zusammen. 
Seine Theorie fasste Newton in einem universellen Gravitationsgesetz zusammen: 

Zwei beliebige Körper ziehen sich mit einer dem Produkt ihrer Massen proportionalen und dem Quadrat ihres Abstandes umgekehrt proportionalen Kraft an.

Gravitationskonstante G ....6,67.10-11Nm2/kg2

mA, mB= Massen der beiden Körper in Kilogramm
r = Abstand zwischen den beiden Körpermittelpunkten in Meter

Bestimmung von G (Cavendish Drehwaage)

1. Zwei Körpern werden  mit einer Kraft von 16 N angezogen. Wie groß ist die Kraft, wenn der Abstand zwischen den zwei Körpern verdoppelt wird?

2. Zwei Körpern werden  mit einer Kraft von 16 N angezogen. Wie groß ist die Kraft, wenn der Abstand zwischen den zwei Körpern halbiert wird?


3. Der Abstand zwischen einem Raumschiff und dem Mittelpunkt der Erde vergrößert sich  von einem Erdradius auf drei Erdradien. Was passiert mit der Gravitationskraft, die auf das Raumschiff wirkt

4. Zwei Körpern werden  mit einer Kraft von 16 N angezogen. Wie groß ist die Kraft, wenn die Masse beider Körper verdoppelt wird und auch ihre Entfernung verdoppelt wird?

5. Zwei Körpern werden  mit einer Kraft von 16 N angezogen. Wie groß ist die Kraft, wenn die Masse beider Körper verdreifacht wird und  ihre Entfernung verdoppelt wird? 

6. Zwei Körpern werden  mit einer Kraft von 16 N angezogen. Wie groß ist die Kraft, wenn die Masse des einen Körpers verdoppelt wird und ihre Entfernung verdreifacht wird?


7. Was würde mit ihrem Gewicht passieren, wenn sich die Masse der Erde um 10% erhöhen würde?

8. Der Planet Jupiter  ist 300mal so massiv wie die Erde. Man könnte nun annehmen, dass ein Körper auf der Oberfläche des Jupiters 300mal mehr wiegt als auf der Erde. Tatsächlich wiegt er aber kaum 3mal so viel. Wie kann man das erklären?

9. Ein 100 kg Astronaut landet auf einem Planeten mit einem Radius, der 3mal so groß ist wie der Erdradius und dessen Masse neunmal so groß ist wie die der Erde. Die Beschleunigung infolge der Gravitation die der Astronaut erfährt ist verglichen mit der Erde........

Abnahme der Gravitationskraft mit der Entfernung 

E-Mail: BRG Ried i. I - Physikauswahl Aktualisiert am 06.08.2003