Gravitation

Warum wir auf der Erde stehen, wir Gegenstände heben können, Wasser in Richtung Erdoberfläche fließt, lässt sich alles Mithilfe der Gravitation erklären...

Warum der Mensch auf der Erde steht:

Wir sind Objekte die auf der Erde stehen. Wir sind Objekte die von der Massenanziehungs- kraft, also vom Erdmittelpunkt, angezogen werden. Meine Person trifft zum Beispiel mit 510,12 N auf die Erde auf. Jeder Körper, jedes Objekt und alle Gegenstände werden vom Erdmittelpunkt angezogen.

( Bild aus Google unter dem Begriff Leute auf www.jova-nova.com)

Warum wir viel Kraft benötigen um große Gegenstände zu heben

Man spürt sehr stark in den Muskeln die Anziehungskraft, sowie zum Beispiel beim Anheben von einem großen und schweren Stein. Um der Anziehungskraft etwas Widerstand zu leisten, benötigen wir viel Kraft.

Fließendes Wasser und Gewässer:

Wasser ist ein flüssiger Körper, welcher ebenso angezogen wird. Beim Fließen von Wasser wird dieses in Richtung Erdmittelpunkt gezogen. Auch die Gewässer wie Ozean, Meer, See, Fluss, Bach und Teich tropfen oder fließen nicht in das Weltall, weil zwischen ihnen und der Erde sehr starke Anziehungskräfte herrschen.

(Bild aus Google unter dem Begriff Wasser auf www.stadtwerke-geesthacht.de)

(Vgl. Völcker Diethelm, Physik Mechanik, Flüssigkeiten & Gase, Wärmelehre, Akustik 1997, Mittelstufe1: S. 27 und 182)

Fallende Objekte:

Isaac Newton bekam heraus, dass Gegenstände beim freien Fall durch die Gravitationskraft schneller werden, das heißt sie werden beschleunigt. Gegenstände erfahren horizontal und senkrecht geworfen die gleiche Kraft. Der Gegenstand kommt weiter ehe er zu Boden fällt, wenn er schnell geschossen wird (Vgl. Microsoft Encarta Enzyklopädie 1993-2000, Animation von Isaac Newton Gravitationsgesetz).
Man kann dies auch bei Sportarten erkennen. Wie zum Beispiel beim Hammerwerfen, Diskuswerfen, Speerwerfen, etc., aber auch beim normalen Ballspiel. Der Ball wird horizontal geworfen, durch die schnelle Bewegung erreicht er eine bestimmte Weite und fällt durch die Gewichtskraft wieder zu Boden.

Gravitation:

Alle Körper ziehen sich gegenseitig an. Dies geschieht aufgrund ihrer Masse. Diese Anziehung bezeichnet man als Gravitationskraft oder Massenanziehungskraft. Die Gravitationskraft wirkt zwischen den Schwerpunkten, also den Mittelpunkten und hängt von den Massen und dem Abstand der Körper ab (Vgl. Szallies Bernhard, Physik kurz&klar 1993, Bd.2: 41).
Manchmal wird Schwerkraft und Gravitation als gleiche Bedeutung verwendet, doch die Schwerkraft bezieht sich auf die Gravitationskraft zwischen der Erde und Körpern oder in kürzerem Abstand von ihr (Vgl. Microsoft Encarta Enzyklopädie 1993-2000, Begriff: Gravitation).
Diese Anziehungskraft wirkt nicht nur zwischen der Erde und einem Körper, denn allgemein heißt es dass Körper ein anziehendes Wesen besitzen (Vgl. Völcker Diethelm, Physik Mechanik, Flüssigkeiten & Gase, Wärmelehre, Akustik 1997, Mittelstufe 1:26).

Ein Physiker spricht das so aus:
"Körper ziehen sich gegenseitig an. Die Anziehungskraft nimmt stark zu, wenn der Abstand zwischen den Körpern geringer wird. Sie nimmt stark ab, wenn der Abstand sich vergrößert.“

(Vgl. Völcker Diethelm, Physik Mechanik, Flüssigkeiten & Gase, Wärmelehre, Akustik 1997, Mittelstufe 1:26)

Newton`sches Gravitationsgesetz:

Dieses Gesetz ist nach dem englischen Physiker Sir Isaac Newton benannt. Die Formel für das Gesetz lautet:

Für das Gesetz bedeuten die Formelzeichen: m1 und m2 die Massen der beiden anziehenden Körper,F die Gravitationskraft, die zwischen den Körpern herrscht, r ist der Abstand zwischen den Schwerpunkten und G die Gravitationskonstante. Die Gravitationskonstante ist eine Naturkonstante, welche vom Material unabhängig ist. Der Wert dieser Konstante wurde 1798 Mithilfe einer Drehwaage zum ersten mal von Henry Cavendish, einem britischen Physiker, gemessen. Der genaueste Wert bisher liegt bei:

(Vgl. Microsoft Encarta Enzyklopädie 1993-2000, Begriff: Gravitation und/mit Szallies Bernhard, Physik kurz&klar 1993, Bd.2: 41)

Beispiel:

Lsg.:

Das ist eine sehr geringe Anziehungskraft zwischen den beiden Körpern und doch sind auch solche messbar.

Gewichtskraft:

Eine Folge der Gravitation ist die Gewichtskraft die ein Körper erfährt. Es ist die Kraft mit der ein Körper auf die Erde auftrifft. Fallende Objekte werden durch die Erdanziehungskraft beschleunigt. (Vgl. Szallies Bernhard, Physik kurz&klar, Bd.1: 50)
Ein Körper erfährt diese Gewichtskraft, aber besitzt sie nicht. Das wiederum nicht immer, denn sie tritt nur auf, wenn sich der Körper in der Nähe der Erdoberfläche befindet. Die Gewichtskraft ist nicht überall gleichgroß. (Vgl. Völcker Diethelm, Physik, Mechanik,Flüssigkeiten & Gase, Wärmelehre, Akustik 1997, Mittelstufe 1:27)
“Von den Polen bis zum Äquator hin nimmt die Gewichtskraft jedes Körpers um 0,5 % ab.“ (Vgl. Szallies Bernhard, Physik kurz&klar 1993, Bd.2: 42)
Das kommt dadurch zustande dass die Gravitationskraft vom weiteren Abstand des Erdmittelpunktes abnimmt und die Zentrifugalkraft zunimmt.

Die Gewichtskraft mit der ein Körper auf die Erde auftrifft, wird mit der Formel:

berechnet. Dabei gilt m als Masse eines Körpers und g als Fallbeschleunigung. (Vgl. Ahlmann Karl-Heinz, Schülerduden äDie Physik“ 1989, Begriff: Gewichtskraft: S.159)

Beispiel Berechnung:

Das Gewicht eines Fahrrad beträgt 5 kg. Um die Kraft auszurechnen mit der das Fahrrad auf die Erdoberfläche auftrifft, berechnet man die Formel der Gewichtskraft. Die Erdbeschleunigung beträgt

geg.: g = 9,81 N ges.:  G in  N

kg

m =5 kg

Lsg.:  G = m * g

G = 5 kg * 9,81 N (kg lässt sich kürzen)

kg

G = 49 N

===========

Antwort: Das Fahrrad trifft mit einer Kraft von 49 N auf die Erde auf.

Der freie Fall:

Frei fallende Körper führen eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung aus. Dabei spielt die Masse des Körpers keine Rolle. Die Fallbeschleunigung hat ungefähr immer den gleichen Betrag, unabhängig davon wie lang die Fallstrecke ist.

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