▷ Was ist Schwerkraft? (Formel und Wert)

Dieser Artikel erklärt, was Schwerkraft ist. Hier finden Sie die Definition der Schwerkraft, ihre Berechnung und die Geschichte dieses wichtigen Phänomens in der Physik.

Was ist Schwerkraft?

Schwerkraft , auch Gravitationswechselwirkung oder Gravitation genannt, ist ein natürliches Phänomen, durch das ein Körper von einem anderen Körper angezogen wird.

Genauer gesagt ist die Schwerkraft die Beschleunigung, mit der ein Körper im Gravitationsfeld eines anderen Körpers angezogen wird.

Die Schwerkraft ist keine Kraft, sondern eine Beschleunigung. Die Einheit der Schwerkraft ist daher m/s ² , kann aber auch in N/kg ausgedrückt werden.

In der Physik ist es wichtig, die Begriffe Schwerkraft und Schwerkraft zu unterscheiden. Die Schwerkraft ist die Beschleunigung, mit der ein Körper von einem anderen Körper angezogen wird. Die Schwerkraft (oder Gravitationskraft) ist jedoch die Kraft, die auf einen Körper wirkt, der sich in einem Gravitationsfeld befindet.

Schwerkraftformel

Die Schwerkraft ist gleich der universellen Gravitationskonstante multipliziert mit der Masse des Körpers, der das Gravitationsfeld erzeugt, dividiert durch das Quadrat der Entfernung zwischen dem Untersuchungspunkt und dem Mittelpunkt des Körpers.

Die Formel zur Berechnung der Schwerkraft lautet daher wie folgt:

$g=\cfrac{G\cdot M}{r^2}$

Gold:

$g$

ist die Schwerkraft.
$G$

ist die universelle Gravitationskonstante, deren Wert ist

$6,674\cdot 10^{-11} \ N\cdot m^2/kg^2$

.
$M$

ist die Masse des Körpers, der das Gravitationsfeld erzeugt, ausgedrückt in Kilogramm.
$r$

ist der Abstand zwischen dem Körper, der das Gravitationsfeld erzeugt, und dem von der Schwerkraft angezogenen Körper, ausgedrückt in Metern.

Beachten Sie, dass die Schwerkraft nicht von der Masse des angezogenen Objekts abhängt, sondern von der Masse, die das Feld erzeugt, und vom Abstand zwischen den beiden Körpern.
Darüber hinaus ist die Richtung der Schwerkraft die imaginäre Linie, die zwischen der Masse, die das Gravitationsfeld erzeugt, und der vom Feld angezogenen Masse verläuft.
Schließlich zeigt die Richtung des Schwerkraftvektors zum Massenschwerpunkt, der das Feld erzeugt.

Schwerkraftwert

Die Schwerkraft auf der Erde beträgt 9,80665 m/s ² . Das bedeutet, dass ein Objekt im freien Fall auf der Erdoberfläche pro Fallsekunde eine Beschleunigung von 9,8 m/s erfährt.

Der Wert der Schwerkraft variiert jedoch unter anderem je nach Höhe und Breite leicht. Aus diesem Grund gilt der Wert von 9,80665 m/s ² als Standardwert der Schwerkraft auf der Erde.

Darüber hinaus ändert sich der Wert der Schwerkraft im Weltraum zwischen den Planeten, da jeder Stern eine andere Masse und einen anderen Radius hat. Somit sind die Werte der Schwerkraft der verschiedenen Planeten des Sonnensystems wie folgt:

Planet	Gewicht (kg)	Radius (m)	Schwerkraft (m/s ² )
Quecksilber	3,3 10 ²³	2.4 · 10 ⁶	3,70
Venus	4,9 10 ²⁴	6.1 10 ⁶	8,85
Landen	6,0 10 ²⁴	6,4 10 ⁶	9,81
Marsch	6,4 10 ²³	3,4 10 ⁶	3,72
Jupiter	1,9 10 ²⁷	7.1 10 ⁷	26:39
Saturn	5,7 10 ²⁶	6,0 10 ⁷	11:67 Uhr
Uranus	8,7 10 ²⁵	2,6 10 ⁷	11:43 Uhr
Neptun	1,0 10 ²⁶	1,2 10 ⁶	11.07

Das Gesetz der Schwerkraft

Das Gesetz der Schwerkraft (oder Gesetz der universellen Gravitation ) ist ein physikalisches Gesetz, das es uns ermöglicht, die Kraft der Schwerkraft zu bestimmen, das heißt, das Gesetz der Schwerkraft definiert die Kraft, mit der sich zwei Körper mit einer Masse anziehen.

Die Formel für das Gesetz der Schwerkraft lautet also wie folgt:

$F=G\cdot \cfrac{m_1\cdot m_2}{r^2}$

Gold:

$F$

ist die Gravitationskraft.
$G$

ist die universelle Gravitationskonstante, deren Wert ist

$6,674\cdot 10^{-11} \ N\cdot m^2/kg^2$

.
$m_1$

ist die Masse eines Körpers, ausgedrückt in Kilogramm.
$m_2$

ist die Masse des anderen Körpers, ausgedrückt in Kilogramm.
$r$

ist der Abstand zwischen den beiden Körpern, ausgedrückt in Metern.

Andererseits kann das Gesetz der Schwerkraft vereinfacht werden, wenn wir die Schwerkraftformel in den vorherigen Ausdruck einsetzen.

$\left.\begin{array}{l}F=G\cdot \cfrac{M\cdot m}{r^2}\\[3ex]g=\cfrac{G\cdot M}{r^ 2}\end{array} \right\}\ \longrightarrow \ F=m\cdot g$

Tatsächlich ist dies die Formel, die in der Physik zur Berechnung des Gewichts verwendet wird.

Geschichte der Schwerkraft

Bereits in alten Zivilisationen begannen wir, das Phänomen der Schwerkraft zu untersuchen. So stachen zu dieser Zeit der griechische Archimedes und der römische Vitruv hervor, denen es gelang, bestimmte Konzepte im Zusammenhang mit der Schwerkraft zu entdecken, nicht jedoch deren Funktionsweise.

Später, zwischen Ende des 16. und Anfang des 17. Jahrhunderts, wies der Wissenschaftler Galileo Galilei nach, dass die Erdbeschleunigung für alle Körper gleich ist. Mit anderen Worten: Die Schwerkraft hängt nicht von der Masse des Körpers ab, der der Wirkung eines Gravitationsfeldes ausgesetzt ist.

Im Jahr 1687 nutzte der englische Physiker Isaac Newton die zuvor gemachten Entdeckungen, um sein Werk mit dem Titel „Principia“ zu veröffentlichen, in dem er die Schwerkraft erklärte. Genauer gesagt folgerte Newton, dass die Gravitationskraft zwischen zwei Planeten umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen diesen beiden Planeten sein muss.

Obwohl Newtons Theorie die meisten Gravitationsbahnen erklären konnte, wies sie dennoch einige Unvollkommenheiten auf und war daher in einigen Fällen nicht nützlich. So veröffentlichte Albert Einstein 1915 die Allgemeine Relativitätstheorie, die das Newtonsche Gesetz ergänzte und verfeinerte.

Schwerelosigkeit

Der Zustand der Schwerelosigkeit bzw. Schwerelosigkeit bezeichnet das Gefühl der Schwerelosigkeit. Das heißt, im Zustand der Schwerelosigkeit wird der Schwerkraft entgegengewirkt und der Körper bleibt daher in Ruhe.

Beispielsweise erleben Astronauten im Weltraum den Zustand der Schwerelosigkeit, weil sie sich durch den Weltraum bewegen können, ohne von der Erde angezogen zu werden.

Allerdings ist der Mensch auch beim Sitzen auf einem Stuhl schwerelos, da der Stuhl eine Kraft ausübt, die der Gewichtskraft entgegenwirkt und den Menschen im Gleichgewicht hält.