Gravitation Bedeutung, Erklärung und Definition.
Die Gravitation bezeichnet das PhĂ€nomen der gegenseitigen Anziehung von Massen. Sie ist die Ursache der Schwerkraft oder Erdanziehung, die die Erde auf massive Objekte ausĂŒbt. Sie bewirkt damit beispielsweise, dass GegenstĂ€nde zu Boden fallen. Auch die Bahn der Erde und der anderen Planeten um die Sonne wird durch die Gravitation bestimmt.
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2 Das newtonsche Gravitationsgesetz 3 Allgemeine RelativitÀtstheorie 4 Gravitation und Quantentheorie 5 Literatur 6 Siehe auch 7 Weblinks |
Die Gravitation wurde erstmals von dem britischen Physiker und Mathematiker Isaac Newton mathematisch beschrieben. Das von ihm formulierte newtonsche Gravitationsgesetz war die erste physikalische Theorie, die sich in der Astronomie anwenden lieĂ. Es bestĂ€tigt die bereits zuvor entdeckten Keplerschen Gesetze der Planetenbewegung und damit ein grundlegendes VerstĂ€ndnis der Dynamik des Sonnensystems mit der Möglichkeit prĂ€ziser Vorhersagen bezĂŒglich der Bewegung von Planeten, Monden und Kometen.
In der 1916 von Albert Einstein aufgestellten allgemeinen RelativitĂ€tstheorie wird die Gravitation auf eine KrĂŒmmung von Raum und Zeit zurĂŒck gefĂŒhrt, die unter anderem durch die beteiligten Massen provoziert wird. Das newtonsche Gravitationsgesetz ergibt sich dabei als nichtrelativistischer Grenzfall fĂŒr die Situation hinreichend schwacher RaumkrĂŒmmung, wie sie beispielsweise in unserem Planetensystem herrscht. Die korrekte Beschreibung von Neutronensternen und Schwarzen Löchern oder die ErklĂ€rung der Periheldrehung des Merkur sind aber der allgemeinen RelativitĂ€tstheorie vorbehalten.
Die Gravitation ist die schwĂ€chste der vier bekannten GrundkrĂ€fte der Physik. Aufgrund ihrer groĂen Reichweite und des Umstandes, dass sie sich nicht abschirmen lĂ€sst, ist sie dennoch die Kraft, die die groĂrĂ€umigen Strukturen des Kosmos prĂ€gt. Sie spielt daher in der Kosmologie eine entscheidende Rolle.
Das newtonsche Gravitationsgesetz besagt, dass die Gravitationskraft , mit der sich zwei Massen und anziehen, proportional zu den Massen beider Körper, der Gravitationskonstanten und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes der Massenschwerpunkte ist:
Aus dem newtonschen Gravitationsgesetz folgt, dass die Gravitation an einem Punkt einer sphĂ€risch symmetrischen (kugelförmigen) Massenverteilung im Abstand r von ihrem Schwerpunkt stets so groĂ wie die Gravitation einer Punktmasse in diesem Schwerpunkt ist, deren Masse gerade der Teil der Gesamtmasse entspricht, der sich innerhalb der Kugel mit dem Radius r befindet. Innerhalb einer homogenen Kugel bedeutet das, dass die Gravitationskraft proportional zum Abstand vom Mittelpunkt ist. Die Gravitation einer homogenen Kugel im Vakuum ist daher an ihrer OberflĂ€che am gröĂten. Das gilt auch fĂŒr die Erde.
In der RelativitĂ€tstheorie werden Raum und Zeit als Einheit beschrieben, die als Raumzeit bezeichnet wird. Diese Raumzeit wird lokal durch die Anwesenheit von Massen gekrĂŒmmt. Ein Gegenstand, auf den keinerlei Kraft ausgeĂŒbt wird, bewegt sich zwischen zwei Stellen in dieser krummen Raumzeit stets entlang des geradlinigsten Weges, einer so genannten GeodĂ€te. Die Gravitation lĂ€sst sich auf diese Weise auf ein geometrisches PhĂ€nomen in einer gekrĂŒmmten Raumzeit zurĂŒckfĂŒhren. In diesem Sinne reduziert die allgemeine RelativitĂ€tstheorie die Gravitationskraft auf den Status einer Scheinkraft.
In der RelativitĂ€tstheorie wird die Gravitation zwischen zwei Massen damit ĂŒber die lokale KrĂŒmmung der Raumzeit vermittelt, wobei sich Ănderungen nur mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten können. Die Gravitation hat daher den Status einer Nahwirkungskraft.
Falls die Gravitation eine Quantenfeldtheorie ist (Quantengravitation), sollte das Graviton, ein bislang noch nicht nachgewiesenes, hypothetisches Teilchen, existieren.
Das Graviton hÀtte dann eine dem Photon der elektromagnetischen Wechselwirkung analoge Rolle.
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Das newtonsche Gravitationsgesetz
wobei
Danach ist die Gravitationskraft eine berĂŒhrungslose Wechselwirkung, die auch wie im Falle der Anziehung zwischen Erde und Sonne durch das Vakuum wirkt. Man bezeichnet sie als Fernwirkungskraft, die sich mittels Kraftfeldern beschreiben lĂ€sst. Im Rahmen der newtonschen Physik wird dabei angenommen, dass sich VerĂ€nderungen des Feldes durch Bewegungen der Massen instantan im Raum ausbreiten. Allgemeine RelativitĂ€tstheorie
Gravitation und Quantentheorie
Literatur
Siehe auch
Weblinks