Frage von Otakumitherz, 47

Wenn kleine Dinge um größere Kreisen, warum kreisen dann kleine Steine nicht um Große?

Wenn ein Elektron um ein Atom kreist, warum dann nicht ein Kieselstein um einen Berg?

Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Physik, 47

> warum kreisen dann kleine Steine nicht um Große?

Das tun sie dann, wenn sie nicht von anderen Kräften daran gehindert werden. Ein Kiesel kreist nicht um die Zugspitze, weil er von der Erde angezogen wird und zu Boden fällt, wo ihm die Reibungskraft jegliche Kreiserei ausredet.

Ein Kiesel um einen Kometen ist kein Problem. Mit einem Kiesel hat es noch niemand versucht, aber mit einer Raumsonde:

https://de.wikipedia.org/wiki/Rosetta_%28Sonde%29

Du erinnerst Dich? Die Begegnung war erst letztes Jahr.

Antwort
von SarieI, 43

Ein Elektron kreist nicht um ein Atom. Das ist nur eine vereinfachte Vorstellung in der Schule. Momentan geht man von einem "Orbital"-Modell aus. Ein Elektron wird dabei als Welle betrachtet (wie die Elektromagnetischen Wellen von Handy etc.) die sich mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit irgendwo um den Atomkern befindet. Der Orbitalpart ist jetzt nicht so einfach mal zu erklären, falls du dazu mehr wissen willst, such einfach mal danach.

Trotzdem kreisen ja einige Objekte um andere. Beispielsweise die ISS (International Space Station) um die Erde. Wieso als kein Kiesel um einen Berg? Ich bin jetzt kein Physiker oder Physikstudent oder dergleichen, versuche das trotzdem mal nach meinem Kenntnisstand zu beantworten.
Auf Objekte wirken Kräfte. Da haben wir beispielsweise die Gravitationskraft. Zwei Objekte ziehen sich gegenseitig an. Beispielsweise würden auf zwei Murmeln Kräfte ausgeübt, so dass sie sich gegenseitig (theoretisch) anziehen. Warum tun sie das aber nicht in echt? Nun, die Formel um die Gravitationskraft zu berechnen lautet:

F = G * (Masse1 + Masse2)/Abstand der Massen zum Quadrat

Und G ist die universelle Gravitationskonstante mit einem Wert von 6,67408 * 10^-11 m³/(kg*s²). Das ist ein unglaublich kleiner Wert. Würden wir die Einheit mal als einfach nur Meter schreiben, dann wären wir bei der Größe von kleinen Atomen. Die Gravitationskraft ist also unglaublich klein, wenn die Murmeln nicht ein entsprechendes Gewicht haben.

Aber sollten sie sich nicht trotzdem anziehen, wenn wir sie einfach liegen lassen, es würde nur sehr sehr lange dauern, denn es ist ja trotzdem eine sehr kleine Kraft da? Nein, denn diese Kraft muss zunächst einmal gegen eine andere Kraft ankommen. Gegen die Haftreibungskraft. Dadurch, dass die Murmeln auf einem Boden liegen wirkt auf sie eine Kraft. Das kennt man selber wenn man versucht, etwas zu schieben, das kostet Kraft.

Beim Kiesel und beim Berg ist es so, dass der Kiesel schon viel zu stark von der Erde angezogen wird, als das er noch zum Berg gezogen werden würde. Daher bewegt sich hier nichts.

Trotzdem haben wir nur über Bewegungen gesprochen, die auf einander zu laufen und noch nicht über Kreisbewegungen. Wie kommt es also zu der Kreisbewegung der ISS? Nun, eigentlich fällt die ISS einfach runter auf die Erde. Aber die ISS fliegt selber auch noch senkrecht zur Fallachse. Stell es dir so vor: Du stehst auf einem Hochhaus und lässt eine Murmel nach unten fallen. Sie fällt einfach runter. Wirfst du sie aber vorher nach vorne, dann macht sie einen Bogen. Das macht die ISS die ganze Zeit, so dass sie quasi um die Erde fällt. Sie fällt herab zur Erde - ist aber schon an der Erde vorbei, wenn sie drauffallen würde, fällt dann wieder zur Erde, und so weiter. Das ergibt letzten Endes eine Kreisbewegung.

Kommentar von weckmannu ,

Um die Frage herumgeredet, aber nicht wirklich beantwortet

Kommentar von SarieI ,

"Beim Kiesel und beim Berg ist es so, dass der Kiesel schon viel zu stark von der Erde angezogen wird, als das er noch zum Berg gezogen werden würde. Daher bewegt sich hier nichts."

Das beantwortet in meinen Augen die Frage schon, besonders mit den vorherigen Ausführungen.
Zumal schließe ich auf Grund des Dankebewertung vom Fragensteller darauf, dass ihn das weitergeholfen hat.

Antwort
von grtgrt, 27

Genau genommen kreisen beide Objekte nicht um das jeweils andere, sondern stets nur um ihren gemeinsamen Schwerpunkt.

Der allerdings ist dem Schwerpunkt des größeren Objekts näher als dem Schwerpunkt des kleineren.

Mit anderen Worten: Hat eines der beiden Objekte sehr viel größere Masse als das andere, wird der Punkt, um den sie beide kreisen, dem Schwerpunkt des größeren Objekts sehr nahe sein (i.A. also sogar in ihm liegen).

Kommentar von claushilbig ,

Und damit folgt: der Kiesel und die ERDE (weil der Berg ja Teil der Erde ist) kreisen ebenfalls um den gemeinsamen Mittelpunkt - der aber wegen des immensen Unterschiedes der Massen grob geschätzt einen milliardstel Millimeter vom Erdmittelpunkt entfernt liegt - wenn man denn die Milliarden von anderen Kieseln, die mit kreisen und den Drehpunkt ebenfalls verschieben, unberücksichtigt lässt ;-).

Antwort
von sozialtusi, 36

Weil das komisch aussähe und Bergsteigern Schmerzen bereiten würde :P

Kommentar von Otakumitherz ,

ich meins ernst <<

Kommentar von sozialtusi ,

Ich nehme mal an, weil die Wechselwirkung zwischen Atom und Elektron eben zwischen Berg und Kiesel nicht in gleicher Weise besteht.

Antwort
von weckmannu, 28

Wenn zwei unterschiedlich schwere Körper im Weltall umeinander kreisen, dann geschieht das nur, wenn sie sich anziehen. Weil jeder jeden anzieht, kreisen sie um den gemeinsamen Schwerpunkt. Der liegt, wenn sie gleich schwer sind, genau in der Mitte zwischen beiden. Wenn einer deutlich schwerer ist als der andere, dann liegt der gemeinsame Schwerpunkt noch im Inneren des schweren Körpers, und der kleine kreist außen drumrum.

Antwort
von Astroknoedel, 21

Hallo Otakumitherz,

-erstmal sind Bewegungen von Objekten, die der Gravitation unterliegen nicht dieselben, wie solche, die dem Elektromagnetismus oder ähnlichen Kräften unterliegen.

-Die Bewegung der Erde um die Sonne wird durch Gravitation verursacht.

Jedoch ist die Bewegung des Elektrons um den Atomkern mit Quantenmechanik (also z.B. Schrödinger- bzw.Wellengleichung) zu beschreiben. Dies ist nicht das Gleiche.

Gravitation ist im Vergleich zu anderen Kräften eine schwache Kraft, das heißt, sie wirkt nur bei sehr viel Masse und  Energie so stark, dass man sie richtig wahrnehmen könne. Die Steine ziehen sich auch mit einer gewissen Kraft an, hier ist zu sagen, dass die Abnahme der Gravitationskraft Newtons Ideen entstammt, der behauptete, die Gravitation nehme mit dem Quadrat des Abstandes zweier Objekte ab.  Jedoch ist diese Kraft nicht so stark, aufgrund der Schwäche der Gravitationskraft. Der Stein würde also niemals um den größeren Stein kreisen, so dass du es merkst.

Warum kreist dann das Elektron um den Atomkern, wenn die Gravitationskraft doch bei kleinen Abständen so schwach ist ?

Weil das nicht die Gravitationskraft ist, die auf das Elektron einwirkt. Die Bewegungen der Elementarteilchen müssen mit Quantenmechanik behandelt werden, die gegenwärtig (Stand 2015) noch nichts mit Gravitation am Hut hat. Die Bewegungen des Elektrons um den Atomkern ist teilweise durch die wellenartige Ausbreitung des Elektrons hervorgerufen.

LG, Astroknoedel

Kommentar von Astroknoedel ,

Vergessen zu erwähnen: Die Erdanziehungskraft spielt natürlich auch eine Rolle, das heißt, ohne Erdanziehungskraft würden sie umeinander kreisen, aber nicht so stark.

Antwort
von HansHansen581, 23

Wieso sollte er? Das ist doch logisch.

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