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Gravitation


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Die Gravitation

Die Gravitation ist die Schwerkraft oder im Fall der Erde die Erdanziehung . Sie verursacht z.B. dass Gegenstände zu fallen. Auch die Bahn der Erde um Sonne wird durch die Gravitation bestimmt. Physikalische die eine Masse besitzen ziehen sich gegenseitig an. Die der Gravitation oder genauer der Gravitationskraft (F) dabei proportional zu den Massen beider Körper und m2) einer Gravitationskonstanten (gamma) und umgekehrt zum Quadrat des Abstandes (r)der Massenschwerpunkte.

<math>F = \gamma \frac{m_1 m_2}{r^2}</math>

Isaac 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 die Keplerschen Gesetze ableitete Vorhersagen (etwa von Kometen ) erlaubte und die Dynamik des Sonnensystems machte.

Die Newtonsche Gravitationstheorie ist ein Grenzfall Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie . Letztere ist insbesondere in der Beschreibung Universums in der Kosmologie wichtig da auf großen Entfernungen die als die alles dominierende Kraft gilt.

Falls die Gravitation eine Quantenfeldtheorie ist ( Quantengravitation ) sollte das Graviton ein bislang noch nicht nachgewiesenes hypothetisches existieren. Das Graviton hätte dann eine dem Photon der elektromagnetischen Wechselwirkung analoge Rolle.

Die Gravitationskraft ist eine berührungslose Wechselwirkung. wirkt die Anziehung zwischen Erde und Sonne durch das Vakuum . Darin gleicht sie der elektromagnetischen Wechselwirkung . Letztere ist aufgrund ihrer stärkeren Wechselwirkung im Kleinen leicht beobachtbar (Stabmagnet Elektromotor Atome Moleküle ).

Die Gravitation ist im Kleinen die der vier Grundkräfte der Physik . Sie dominiert aber auf große Entfernungen Dynamik des Weltraums da sie durch nichts wird und sich die Gravitationswirkungen aller Massen

Bei Newton ist die Gravitation eine Das bedeutet dass sich eine Änderung der instantan im gesamten Raum auswirkt (z.B. wenn jetzt die Sonne würde dann würde im selben Moment auch Erdbahn geändert). Im Gegensatz dazu kann sich Änderung im elektromagnetischen Feld nur mit maximal Lichtgeschwindigkeit ausbreiten es handelt sich hier um Nahwirkungskraft.

In der Speziellen Relativitätstheorie würde jedoch eine instantane Ausbreitung wegen Relativität der Gleichzeitigkeit zu Problemen führen. Diese veranlasste Albert Einstein dazu seine Allgemeine Relativitätstheorie formulieren in der die Gravitation durch Krümmungen Raumzeit hervorgerufen wird welche sich mit Lichtgeschwindigkeit

Die Gravitationskraft zwischen zwei Punktmassen berechnet in der Newtonschen Theorie nach

<math>F = \gamma \frac{m_1 m_2}{r^2}</math>
wobei

F die Gravitationskraft zwischen beiden Punktmassen
γ = 6 67259 10 -11 m 3 kg -1 s -2 die Gravitationskonstante
m 1 die Masse der ersten Punktmasse
m 2 die Masse der zweiten Punktmasse und
r der Abstand zwischen beiden Punkten ist.

Die Gravitation an einem Punkt einer symmetrischen (kugelförmigen) Massenverteilung im Abstand r von ihrem Schwerpunkt ist stets so wie die Gravitation einer Punktmasse in diesem deren Masse gerade der Teil der Gesamtmasse der sich innerhalb der Kugel mit dem r befindet. Innerhalb einer homogenen Kugel bedeutet dass die Gravitationskraft proportional zum Abstand vom ist.

Die Gravitation einer homogenen Kugel im ist daher an ihrer Oberfläche am größten. gilt auch für die Erde.

siehe auch: Levitation Antigravitation Keplerparabel Wurfparabel

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