2 OBJEKTE KÖNNEN ANDERE OBJEKTE AUS DER FERNE BEEINFLUSSEN

Gravitation

Im Gegensatz zur magnetischen Kraft sind Gravitationskräfte immer anziehend und existieren unter allen Objekten, denen ausnahmslos alle Stoffe ausgesetzt sind, sogar auch Licht. Die Gravitationskraft wirkt kontinuierlich auf Objekte und Materialien. Zum Beispiel, wenn ein Fallschirmspringer in ein Flugzeug einsteigt, das ihn anhebt und er herausspringt, ist der Effekt der Gravitation besonders bemerkbar, wenn er aus dem Flugzeug springt, aber der Fallschirmspringer wird von der Gravitation in jedem Moment beeinflusst. Gravitationskräfte hängen nicht von den Eigenschaften der Umgebung ab, wie dies bei magnetischen Effekten der Fall ist, auch hier können ihre Wirkungen durch Hindernisse nicht „geschwächt“ oder „überschattet“ werden. Gravitationskräfte verursachen zum Beispiel die Anziehungskraft der Erde und anderer kosmischer Körper, halten die Planeten in der Umlaufbahn um die Sonne; Ein Mond und ein künstlicher Satellit in der Umlaufbahn um die Erde.

Newton und Gravitation

Zum ersten Mal hat sich Isaac Newton mit der Gravitationskraft ernsthaft beschäftigt. Die Kraft, die den Körper dazu zwingt, senkrecht zur Erde zu fallen, ist identisch mit der Kraft, die den Planeten dazu zwingt, entlang der Bahnen um die Sonne und den Mond um die Erde herum zu zirkulieren. Basierend auf dieser Idee und anderen Berechnungen, in denen Newton die bereits bekannte Kepler-Formel verwendet hat, ein so genanntes Newtonsches Gravitationsgesetz hervorgegangen ist, nach dem zwei Körper durch die Kraft (Gravitation) zueinander angezogen werden, die umso größer ist, je größer das Produkt der Gewichte der beiden Körper ist (direkt proportional zum Gewicht der beiden Körper) und je kleiner der Abstand zwischen ihnen ist (indirekt relativ zur Entfernung zweier Körper).

Zum Beispiel beeinflussen sich Erde und Mond intensiver als die Erde und zum Beispiel Jupiter, weil Erde und Mond viel näher beieinanderliegen. Darüber hinaus wirkt die Erde mit höherer Anziehungskraft, weil sie schwerer als der Mond ist, dies können wir zum Beispiel durch den Vergleich der Auswirkungen der Gravitation auf der Erde und dem Mond beobachten. Auf dem Mond werden Astronauten von viel schwächerer Anziehungskraft in Vergleich zur Erde angezogen.

Die Körper müssen sich für eine solche Kraftwirkung nicht berühren – die Gravitationskraft wirkt auf Distanz – um jeden materiellen Körper herum gibt es ein Gravitationsfeld. Gravitation ist auch weitreichend, was bedeutet, dass zwei greifbare Objekte Gravität auf sich selbst wirken, wo auch immer weit weg. Die Größe dieser Kraft nimmt mit der Entfernung ab, aber auch zwei Objekte auf den „gegenüberliegenden Seiten des Universums“ sind zumindest gravitativ aktiv. Wir fühlen die Gravitation nicht selbst, wir nehmen sie mehr wahr, wenn wir sie überwinden wollen, indem wir springen, fliegen und den Fall aufhalten möchten.

Freier Fall

Als freier Fall betrachten wir eine Bewegung, bei der der Körper aus einer bestimmten Höhe über der Erdoberfläche freigesetzt wird. Die Geschwindigkeit des freien Falls des Körpers hängt nicht von seinem Gewicht ab. Dies bedeutet, dass Körper unterschiedlicher Gewichte, die aus der gleichen Höhe kommen, gleichzeitig auf den Boden auftreffen sollten, da die Beschleunigung dieser Körper durch die Gravitation nicht vom Körpergewicht abhängig ist. Beifallenden Objekten wird die Erde jedoch von der Atmosphäre beeinflusst, so dass es möglich ist, die gleiche Beschleunigung im Fall von zwei Körpern mit unterschiedlichen Gewichten nur in der Vakuumumgebung zu beobachten.

Die Vorstellung, dass schwerere Körper schneller auf den Boden fallen, gehört zur relativ alten aristotelischen Wahrnehmung der Gravitationskräfte. Diese Idee wurde auf der Grundlage von Experimenten von Galileo Galilei überwunden. Die Untersuchung der Bewegung von Körpern durch Auslösen von einem schrägen Turm in Pisa hat gezeigt, dass die Geschwindigkeit von frei fallenden Körpern fast nicht von ihrem Gewicht abhängt. Ihre Forschungsfrage leitete: Wenn eine Person im Turm gleichzeitig einen 10 und 5 Kilogramm schweren Ball fallen lässt, welcher Ball zuerst auf den Boden fällt? Wird die Gravitation mehr den 10-Kilogramm-Ball beeinflussen? Auch nach wiederholten Beobachtungen landeten beide Bälle fast zur gleichen Zeit.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Größe und Form der Objekte auch die Fallgeschwindigkeit beeinflussen können, wenn die Beobachtung unter natürlichen Bedingungen in der Atmosphäre (Luft) durchgeführt wird. Der Luftwiderstand verlangsamt den Fall von Objekten erheblich. Wenn wir zum Beispiel zwei gleich große Papierstücke nehmen und eines von ihnen in einen Ball formen und auf gleicher Höhe auf einmal fallen lassen, wird der Papierball definitiv früher landen. Dies liegt jedoch nicht daran, dass die Gravitation der Erde dieser beiden Objekte durch eine andere Kraft beeinflusst wurde, sondern an den allgegenwärtigen Widerstand der Luft. Wenn keine Luft um uns herum wäre, würden alle Objekte mit der gleichen Geschwindigkeit herunterfallen. Die Luft verlangsamt jedoch den Fall von Objekten und je mehr, desto größer ist die Oberfläche des Objekts. So funktioniert der Fallschirm. Die Gravitationskraft zieht den Fallschirm zu Boden, aber unter der Kuppel des Fallschirms sammelt sich das Luft, das ihn abbremst und seinen Fall verlangsamt.

In vielen Fällen, wenn man den Fall von Objekten unter natürlichen Bedingungen beobachtet, muss sogar der Wind berücksichtigt werden, zum Beispiel im Fall von Galileo Galileis Ansatz, Aristoteles These über die verschiedenen Effekte der Anziehungskraft der Erde auf verschieden schwierige Objekte zu überwinden.

Gewicht, Masse und Schwere

Bei genauer Kenntnis der Wirkung der Gravitation auf Objekte und Materialien ist es wichtig, den Unterschied zwischen Gewicht, Masse und Schwere zu erkennen. Während die Masse die Menge an Materie darstellt, aus der die Materialien und Objekte bestehen, ist das Gewicht im Wesentlichen das Ergebnis der Wirkung einer anziehenden Gravitationskraft auf die Masse und wird in Gramm ausgedrückt. Schwere ist die Kraft, mit der der Körper im Gravitationsfeld auf die Matte wirkt und wird in Newton ausgedrückt. Der Körper hat eine Schwere, wenn er sich in einem Gleichgewicht zwischen zwei Kräften befindet: eine ist die Gravitation, die nach unten drückt und zweite die entgegengesetzte Kraft, die von der Erde nach oben drückt (z. B. Zentrifugalkraft, die durch Rotation der Erde um ihre Achse verursacht wird; daher ist die Masse geringer am Äquator als an den Polen).

Die Masse unseres Körpers ändert sich nicht, wenn wir von Planet zu Planet reisen, aber unser Gewicht wird davon abhängen, wie die Anziehungskraft auf unseren Körper auf diesen Planeten wirkt. Die Schwere ändert sich proportional zum Gewicht. So ist zum Beispiel der Mond kleiner als die Erde (er hat weniger Masse), also hat er eine geringere Gravitationskraft auf die Umwelt, also Objekte wiegen da weniger als auf der Erde. Selbst mit weniger Gravitation ist es immer noch möglich, den Einfluss der Gravitationskraft des Mondes auf der Erde wahrzunehmen.

Wirkung der Gravitationskraft des Mondes auf Gezeiten

Wenn wir Astronauten beobachten, wie sie in ihrem Raumfahrzeug schweben, während sie um die Erde kreisen, bezweifeln wir nicht, dass sie sich in einem schwerelosen Zustand befinden (oder dass ihre Schwere minimal ist, niemals ganz Null). Aber sie sind nicht in einem Zustand ohne Kraftwirkung, weil sich das Raumfahrzeug im Gravitationsfeld der Erde bewegt. Für normale Umlaufbahnen ist die Intensität des Gravitationsfeldes fast die gleiche wie an der Erdoberfläche, aber die Wirkung der Zentrifugalkraft der Erde, die durch die Rotation verursacht wird, nimmt ab. Die Wirkung der Gravitationskraft des Mondes auf die Erde ist am einfachsten bei Gezeiten zu beobachten. Gezeiten sind die Zunahme und Abnahme von Meer- und Ozeanwasserständen, die wir an ihren Küsten sehen. Die Flut ist, wenn der Mond auf der anliegenden Seite der Erde ist und intensiv auf die riesigen Wassermassen in den Meeren und Ozeanen wirkt; Der Ausfluss tritt auf, wenn der Mond auf der gegenüberliegenden Seite der Erde ist und seine Gravitationswirkung auf der gegenüberliegenden Seite der Erde reflektiert wird. In geringerem Maße manifestiert sich der Gravitationseffekt des Mondes auch auf Seen, Flüssen und Land. Zusammenfassend ist es wichtig darauf hinzuweisen, dass es noch keine etablierte wissenschaftliche Theorie darüber gibt, was die Existenz von Gravitationskräften verursacht.