Was ist gravitation?
ja da ist die frage
9 Antworten
Hallo CollerTyp197,
Gravitation ist eine Wechselwirkung zwischen Massen, die zu gegenseitiger Anziehung führt.
In den Anfängen der Klassischen Mechanik, zur Zeit GALILEIs und NEWTONs, wurden zwei Massenbegriffe unterschieden:
- Die Träge Masse mₜ, die den Widerstand eines Körpers gegen jede Änderung seiner Geschwindigkeit bezeichnet und
- die Schwere Masse mₛ, sozusagen Gravitations- Ladung, die eine ähnliche Rolle für die Gravitation spielt wie die elektrische Ladung q für die elektrische Wechselwirkung.
Wenn ein Körper aus einer gewissen Höhe auf die Erde fällt, ziehen eigentlich die Erde und der Körper einander gegenseitig und mit gleich großer Kraft an, nur dass die Erde mit ihrer überwältigenden Trägen Masse von 6×10²⁴kg praktisch keine Beschleunigung erfährt. Deshalb erscheint es so, als ziehe nur sie den Körper an und nicht umgekehrt.
Gleichheit von Schwerer und Träger MasseDie Kraft, mit der sie den Körper anzieht, ist proportional zu mₛ. Die Beschleunigung, die der Körper dadurch in Richtung der Erde erfährt, ist antiproportional zu mₜ.
Hätten nun zwei Körper dieselbe Träge Masse, aber der zweite die doppelte Schwere Masse, würde er doppelt so stark beschleunigt wie der erste.
Allerdings stellte sich schon früh heraus, dass mₜ ≡ mₛ =: m ist. Schon GALILEI hatte sich überlegt, dass leichte und schwere Körper grundsätzlich gleich schnell fallen müssten und nur der Luftwiderstand etwas daran ändert (genau genommen hängt die Fallbeschleunigung auch von der Dichte des Körpers ab, denn die Luft, die er verdrängt, führt zu einem Auftrieb).
Äquivalenz von Schwere und TrägheitDieses Verhalten – dass alle Körper unabhängig von ihrer Masse dieselbe Fallbeschleunigung erfahren – ist eines, das sonst nur Trägheitskräfte an den Tag legen; das sind Scheinkräfte, die in beschleunigten Systemen auftreten. Wärest Du z.B. in einem Raumfahrzeug, das mit konstant 9,81 m⁄s² beschleunigt, würden innen dieselben Verhältnisse herrschen wie auf der Erde, was die Gravitation betrifft (wobei hinten "unten" und vorn "oben" wäre).
Umgekehrt würdest Du in einer frei fallenden Fahrstuhlkabine Schwerelosigkeit erfahren; dasselbe geschieht in einem Flugzeug, das eine ballistische Flugbahn fliegen kann (dass es also der Gravitation widerstandslos folgt). Das schlägt Vielen auf den Magen (daher die Bezeichnung "Kotzbomber"), aber die Erfahrung ist einzigartig.
Diese Eigenschaften erlauben es, die Gravitation statt als Kraft als innere Krümmung der Raumzeit zu beschreiben.
Der Weg eines Körpers durch die Raumzeit wird seine Weltlinie (WL) genannt. Die WL eines Körpers, der keinen Kräften [außer der Gravitation] unterliegt, ist eine Gerade [eine Geodäte (die geradeste mögliche Linie in einer gekrümmten Fläche oder Mannigfaltigkeit = mehrdimensionale Verallgemeinerung einer Fläche)].
Die WLn zweier Körper, die sich relativ zueinander nicht bewegen, verlaufen parallel.
- In einer Fläche, die geometrisch flach ist – das heißt nicht, dass sie nicht gebogen sein darf; eine Zylindermantelfläche ist geometrisch flach – verlaufen Geodäten, die an einer Stelle parallel sind, überall parallel.
- In einer negativ gekrümmten Fläche (Sattelfläche) würden Geodäten auseinanderlaufen.
- In einer positiv gekrümmten Fläche (Kugelfläche) laufen Geodäten immer zusammen.
Eine Kugelfläche ist ein ganz passables Modell für einen Sprung vom Zehner. Dabei steht die geografische Länge für die Zeit, der Äquator für den Erdmittelpunkt, ein Breitenkreis für die WL der Wasseroberfläche und ein etwas höherer für die WL des Sprungbretts. Solange Du darauf stehst, ist Deine WL parallel zu der des Erdmittelpunkts, aber alles andere als geodätisch. Der Sprung wird durch einen Großkreisbogen dargestellt, der mit wachsender Rate auf den Äquator zuläuft, bis er auf die Wasseroberfläche trifft.
Abb. 1: Modell für einen Sprung vom Zehner (roter Breitenkreis). Die schwarzen Breitenkreise stehen für die WLn von Erdmittelpunkt und Wasseroberfläche, und der gelbe Großkreisbogen stellt den Sprung dar.
Das ist die Anziehungskraft von Masse. Die Gravitation ist zudem die schwächste aller Naturkräfte. Wie letztlich Gravitation durch Masse entsteht ist noch unbekannt.
Gemäß newtonsche Mechanik ist es eine Fernanziehungskraft herrührend durch Massen.
Gemäß Einstein ist Gravitation keine Kraft, sondern die Krümmung der Raumzeit durch einen Körper, was die Bahnen von Körpern beeinflusst (Stichwort Geodäten).
Das ist die wechselseitige Anziehungskraft zwischen Massen.
Der umlaufende Mond bewirkt mit seiner Gravitation auf der Erde Ebbe und Flut. Die Gravitation der Erde hält den Mond auf seiner Umlaufbahn.
Nicht richtig, dann hättest du nicht genau "gegenüber" zur Flutwelle eine zweite Flut, also 12h versetzt, sondern dort Ebbe, weil dort die Gravitation des Mondes am geringsten ist.
Ich möchte das auch erst gar nicht hier aufbringen, das irritiert bei der Grundeinschätzung der Phänomene doch nur.
Meine Aussage für Laien ist doch kein Ersatz für ein Physikstudium! Die Physiker haben eh alle gerade Bauchschmerzen....
Nicht richtig, dann hättest du nicht genau "gegenüber" zur Flutwelle eine zweite Flut, also 12h versetzt, sondern dort Ebbe, weil dort die Gravitation des Mondes am geringsten ist.
doch, das war schon richtig was SlowPhil geschrieben hat. gerade deshalb weil die gravitationskraft des mondes auf der mondabgewandten seite schwächer ist als im schwerpunkt der erde hast du ja den zweiten flutberg. weil der schwerpunkt der erde stärker richtung mond beschleunigt wird als die oberfläche der mondabgewandten seite.
die erde wird quasi in die länge gezogen, das resultat sind zwei flutberge.
Nicht richtig, dann hättest du nicht genau "gegenüber" zur Flutwelle eine zweite Flut, ...
Doch. Die mondfernste Stelle wird durch den Mond weniger stark angezogen als der Erdmittelpunkt. Nun ist die Anziehung zwischen den Schwerpunkten durch die Rotation ("Zentrifugalkraft") ausgeglichen, und was weiter vom Schwerpunkt des jeweils anderen Körpers entfernt ist, wird durch diese gewissermaßen nach oben gezogen.
Gravitation ist ein Effekt der durch die Verzerrung der Geometrie der Raum-Zeit durch die Anwesenheit von Masse(n) entsteht.
Gravitation ist KEINE Kraft.
Die Physik frägt nicht so sehr, was genau ein Phänomen sei, sondern als als was man es beschreiben könne.
Und Gravitation lässt sich durchaus als Wechselwirkung ähnlich der elektrischen Wechselwirkung beschreiben.
Allerdings lässt sie als einzige Wechselwirkung sich auch als Krümmung der Raumzeit beschreiben, weil sie sich so verhält wie eine typische Trägheitskraft.
Ebbe und Flut sind allerdings Auswirkungen dessen, dass das Gravitationsfeld des Mondes stärker als durchschnittlich an der momentan mondzugewandten Seite der Erde und schwächer als durchschnittlich an ihrer mondabgewandten Seite zieht.