Mechanik

Gravitationsgesetz und -feld

Das Gravitationsfeld

  • Wo endet eigentlich die Erdanziehungskraft?
  • Was ist die Ursache der Gravitation?
  • Ziehen sich wirklich alle Körper gegenseitig an?

Das Gravitationsfeld

In der Lehre vom Magnetismus haben wir den Raum um einen Magneten als Magnetfeld (Raum in dem magnetische Kraftwirkungen auftreten) bezeichnet. Analog bezeichnet man den Raum um eine schwere Masse (wie z. B. die Erde) in dem Gravitationskräfte auftreten als Gravitationsfeld.

Ähnlich wie beim Magnetfeld veranschaulicht man die Struktur des Feldes durch Feldlinien. Beim Magnetfeld gab die Richtung der Feldlinie die Kraftrichtung auf einen Nordpol an. Im Gravitationsfeld gibt die Feldlinienrichtung die Richtung der Gravitationskraft auf einen Probekörper (Masse \(m\)) im Feld eines anderen Körpers (Masse \(M\)) der für die folgenden Betrachtungen die Erde ist.

Die durch die Erde bewirkte Gravitationskraft zeigt stets zum Erdmittelpunkt. Also ist das Gravitationsfeld der Erde radialsymmetrisch.

Wenn Sie die Maus auf das Bild bewegen, werden ihnen immer kleinere Ausschnitte aus dem Gravitationsfeld in der Nähe der Erdoberfläche dargestellt. In kleinen Raumbereichen kann man das Erdfeld annähernd als homogen annehmen, d.h. die Feldlinien verlaufen parallel und die Gravitationskraft ist in diesem Raumbereich überall gleich groß.

Bei unseren früheren Betrachtungen sind wir stets von einem streng homogenen Gravitationsfeld in der Nähe der Erdoberfläche ausgegangen (vgl. nebenstehendes idealisiertes Bild).

Von dieser Tatsache haben wir bei der Berechnung der Gewichtskraft \({F_G} = m \cdot g\) Gebrauch gemacht, indem wir unabhängig vom Ort stets das gleiche \(g\) (in der Nähe der Erdoberfläche) angenommen haben.

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