Gravitation
Die Gravitation ist die Schwerkraft. Sie verursacht, dass Gegenstände zu Boden fallen und sie hält die Erde auf ihrer Bahn um die Sonne. Physikalische Objekte, die eine (schwere) Masse besitzen ziehen sich gegenseitig an.
Isaak Newton hat die Gesetzmäßigkeit dieses Phänomens mathematisch beschrieben. Die von ihm formulierte Newtonsche Gravitationstheorie war die erste physikalische Theorie, die sich in der Astronomie anwenden ließ, die Keplerschen Gesetze ableitete, Vorhersagen (etwa von Kometen) erlaubte und die Dynamik des Sonnensystems verständlich machte.
Die Newtonsche Gravitationstheorie ist ein Grenzfall von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Letztere ist insbesondere in der Beschreibung des Universums in der Kosmologie wichtig, da auf großen Entfernungen die Gravitation die alles dominierende Kraft ist.
Falls die Gravitation eine Quantenfeldtheorie ist (Quantengravitation), sollte das Graviton, ein bislang noch nicht nachgewiesenes, hypothetische Teilchen, existieren. Das Graviton hätte dann eine dem Photon der elektiomagnetischen Wechselwirkung analoge Rolle.
Die Gravitationskraft ist eine berührungslose Wechselwirkung. Beispielsweise wirkt die Anziehung zwischen Erde und Sonne durch das Vakuum. Darin gleicht sie der elektromagnetischen Wechselwirkung, die ebenfalls eine Fernwirkungskraft ist. Letztere ist aufgrund ihrer stärkeren Wechselwirkung schon im Kleinen leicht beobachtbar (Stabmagnet, Elektromotor, Atome, Moleküle).
Die Gravitation ist im Kleinen die schwächste der vier Fundamentalkräfte der Physik. Sie dominiert aber auf grosse Entfernungen die Dynamik des Weltraums, da sie durch nichts abgeschirmt wird und sich die Gravitationswirkung aller Massen aufsummieren.
Die Gravitationskraft zwischen zwei Punktmassen berechnet sich in der Newtonschen Theorie wie folgt:
- F = γ * m1 * m2 * r-2
mit
- F -- Gravitationskraft zwischen beiden Punktmassen
- γ -- die Gravitationskonstante = 6,67259*10-11 m3 * kg-1 * s-2
- m1 -- die Masse der ersten Punktmasse
- m2 -- die Masse der zweiten Punktmasse
- r -- der Abstand zwischen beiden Punkten
Die Gravitation an einem Punkt einer sphärisch symmetrischen (kugelförmigen) Massenverteilung ist stets so groß wie die Gravitation einer Punktmasse in ihrem Schwerpunkt, deren Masse gerade der Teil der Gesamtmasse ist, der näher am Schwerpunkt liegt (also die Masse "unterhalb" des Punktes). Innerhalb einer homogenen Kugel bedeutet das, dass die Gravitationskraft proportional zum Abstand vom Mittelpunkt ist.
Die Gravitation einer homogenen Kugel im Vakuum (Modell der Erde) ist daher an ihrer Oberfläche am größten.
Links:
- http://www.physik.uni-erlangen.de/Didaktik/grundl_d_tph/sm_ww/sm_ww_gra1.html Gravitation schön erklärt!
- http://www.gravitation.org/start/start.html
- http://www.aei-potsdam.mpg.de/
- http://www.geo600.uni-hannover.de/
- http://www.bourbaki.de/a10.htm
- Ein Einzelkämpfer mit umstrittenen Meinungen
- http://www.assoziations-blaster.de/a-blast.plx?begr=Gravitation;s_e=xstart