Artikel über das Gravitationsfeld und die Gravitationsfeldstärke
Wenn man ein Buch auf einem Tisch schiebt, bis es sich bewegt, berührt die Hand das Buch. Genauso verhält es sich, wenn man einen Gegenstand mit einem Seil zusammenbindet und daran zieht, bis er sich bewegt: Die Hand berührt das Seil, und das Seil berührt den Gegenstand. In diesem Fall werden die Schubkraft, die Zugkraft, die Seilspannung und ähnliche Kräfte als Berührungskräfte bezeichnet. Die Gravitationskraft der Erde, die die fallenden Früchte zur Erdoberfläche zieht, oder die Gravitationskraft der Erde, die den Mond in seine Umlaufbahn hält, wirken ohne Berührung zwischen Erde und Früchten bzw. Mond.
Daher werden Gravitationskräfte oder ähnliche Kräfte als berührungslose Kräfte bezeichnet. Wie können Früchte und der Mond zur Erde „fallen“, ohne dass Erde, Früchte und Mond sich berühren? Wissenschaftler, darunter auch Newton , hatten Schwierigkeiten, sich das Konzept der berührungslosen Kraft vorzustellen. Um dieses Konzept besser zu verstehen, wird das Feldkonzept eingeführt.
Schwerkraftfeld
Befindet sich ein Objekt mit Masse im Weltraum, erzeugt es ein Gravitationsfeld. Das Gravitationsfeld eines Objekts der Masse m wird in Form von Feldlinien dargestellt, wie in der Abbildung unten gezeigt.
Je weiter ein Objekt von seiner Oberfläche entfernt ist, desto größer ist der Abstand zwischen den Feldlinien des Gravitationsfeldes. Umgekehrt verringert sich der Abstand zwischen den Feldlinien, je näher sie der Oberfläche sind. Je näher, desto stärker ist das Gravitationsfeld. Je weiter entfernt, desto schwächer ist es. Ebenso gilt: Je größer die Masse eines Objekts, desto mehr und dichter liegen die Gravitationsfeldlinien beieinander. Wird ein Testteilchen in die Nähe eines Objekts gebracht, das ein Gravitationsfeld erzeugt, erfährt es eine Gravitationskraft. Die Richtung dieser Gravitationskraft zum Mittelpunkt des Objekts hin erzeugt das Gravitationsfeld.
Je weiter ein Objekt von seiner Oberfläche entfernt ist, desto größer ist der Abstand zwischen den Gravitationsfeldlinien. Umgekehrt verringert sich der Abstand zwischen den Feldlinien mit zunehmender Nähe zur Oberfläche. Je näher, desto stärker ist das Gravitationsfeld. Je weiter entfernt, desto schwächer ist es. Ebenso gilt: Je größer die Masse eines Objekts, desto zahlreicher und dichter liegen die Gravitationsfeldlinien beieinander.
Wird ein Testteilchen in die Nähe eines Objekts gebracht, das ein Gravitationsfeld erzeugt, erfährt es eine Gravitationskraft. Diese Gravitationskraft wirkt zum Mittelpunkt des Objekts hin und erzeugt so ein Gravitationsfeld.
Die Gravitationsfeldstärke
Die Stärke des Gravitationsfeldes der Erde, die ein Objekt oberhalb der Erdoberfläche erfährt:
g = Gravitationsfeldstärke
F g = Gewichtskraft
m <sub>B</sub> = Masse der Erde
R <sub>B</sub> = Erdradius = 6.37 x 10<sup> 6</sup> m
h = Höhe der Objekte über der Erdoberfläche
Wenn wir die Gravitationsfeldstärke eines Planet, die Masse und der Radius der Erde (m)B und RB) werden durch die Masse und den Radius des Mondes bzw. die Masse und den Radius eines bestimmten Planeten ersetzt.
Betrachtet man die freie Fallbewegung eines Objekts über der Erdoberfläche, so wirkt auf das Objekt die Gravitationsbeschleunigung der Erde mit 9.8 m/s² . Befindet sich das Objekt noch über der Erdoberfläche (Objekte fallen nicht frei), so wirkt g als die Gravitationsfeldstärke der Erde mit 9.8 N/kg.
