Was ist Schwerkraft?
5 Antworten
Hallo DonaldDuck2024,
die Schwerkraft ist in der NEWTONschen Mechanik (NM) eine Wechselwirkung zwischen Massen. Im Unterschied zu einer anderen bekannten Wechselwirkung, der COULOMB- Kraft, wirkt sie immer anziehend.
Die Rolle der elektrischen Ladung nimmt bei der Schwerkraft die Schwere Masse ein, die man zu NEWTONs Zeiten begrifflich von der Trägen Masse unterschied.
Allerdings stellte sich von Anfang an heraus, dass sie gleich sind; deshalb beschleunigt die Schwerkraft prinzipiell alle Körper gleich stark, was bereits GALILEI auffiel, der schon vor NEWTONs Geburt starb.
Die einzigen sonstigen Kräfte, die Körper unterschiedlicher Masse gleich beschleunigen, sind Trägheitskräfte. Dies brachte schließlich EINSTEIN auf das Äquivalenzprinzip (ÄP):
- Ein Beobachter in einem nicht rotierenden Labor im freien Fall oder in einem Orbit beibachtet Schwerkraft ebensowenig wie einer, dessen Labor im freien Weltraum schwebt.
- Ein Beobachter in einem Labor, das konstant mit 9,81 ms⁻² (das ist die Fallbeschleunigungauf der Erde) beschleunigt wird, beobachtet dieselbe Schwerkraft (entgegen der Beschleunigungsrichtung) wie ein Beobachter in einem Labor auf der Erde.
Auf diesem Prinzip beruht die Allgemeine Relativitätstheorie (ART), die die Gravitation als innere Krümmung der Raumzeit beschreibt. Wie der Name sagt, ist dies eine Struktur, die sich anhand eines physikalischen Bezugspunktes, etwa des Schwerpunkts eines vorzugsweise nicht beschleunigten oder rotierenden Körpers B, in Raum und Zeit zerlegen lässt.
Die Zeit macht den Punkt zu einer Linie, der Weltlinie (WL) von B, die in diesem Fall eine Gerade ist. Sie ist die Zeitachse eines von B aus definierten Koordinatensystems Σ, unseres Bezugssystems. Da B nicht beschleunigt ist, ist Σ auch ein Inertialsystem.
Ereignisse sind "Punkte" bzw. räumlich und zeitlich hinreichend eng begrenzte Bereiche der Raumzeit.
Dass die Raumzeit gekrümmt ist, hat in diesem Fall nichts mit einer Einbettung in einen höherdimensionalen Raum zu tun; GAUß erkannte, dass sich die Krümmung einer Fläche unabhängig von deren Einbettung in den 3D- Raum beschreiben lässt, und zwar anhand des Verhaltens Geodätischer Linien, der geradesten möglichen in der Fläche verlaufenden Linien.
- Ist die Fläche geometrisch flach, so sind Geodätische, die an einer Stelle dieselbe Richtung haben, überall parallel.
- Ist sie negativ gekrümmt (Sattelfläche), streben Geodätische auseinander.
- Ist sie positiv gekrümmt (Kugelfläche), streben Geodätische zusammen.
Eine Zylindermantelfläche ist überraschenderweise geometrisch flach.
RIEMANN, der bei GAUß studiert hatte, verallgemeinerte die 2D- Flächen zu höherdimensionalen Mannigfaltigkeiten. Die von ihm entwickelten mathematischen Werkzeuge nutzte aus EINSTEIN, denn die Raumzeit ist eine Mannigfaltigkeit.
Modell für die Raumzeit un der Nähe der Erdoberfläche: Der Äquator der Kugel steht für die WL des Erdmittelpunkts, der Breitenkreis, bei dem man sich einen Wall vorstellen kann, der alle Körper am Abdriften in kleinere Breiten hindert, steht für die Oberfläche, z.B. eine Wasseroberfläche. Der noch höhere Breitenkreis in Rot steht für eine Plattform über der Oberfläche, z.B. ein 10m-Brett. Solange ich dort stehe, ist meine WL parallel zu der des Erdmittelpunkts, wie der Breitenkreis parallel zum Äquator ist. Sobald ich die Plattform verlasse, ist meine WL geodätisch, driftet aber Richtung Erdmittelpunkt ab, bis sie die der Wasseroberfläche erreicht, so wie man beim Geradeausfahren nach Osten Richtung Äquator abdriftet, bis man den Wall erreicht.
Ich denke auch, dass Gravitation sich sehr grundlegend von anderen Wechselwirkungen (was sie ja trotzdem ist; vielleicht meinst Du "nicht auf Teilchenaustausch") unterscheidet. Unklar ist mir, wie ich dies mit Entropie in Verbindung bringen kann, außer, dass die gravitative Zusammenballung von Massen diese erhöht, statt sie zu senken.
Gravitation ist eine Kraft in der Physik. 2 Körper haben jeweils ihre eigene Masse und dadurch üben sie Gravitation aneinander aus. Raum und Zeit wird gekrümmt. Der eine Körper zieht demnach den anderen Körper nicht an, sondern der Raum wird lediglich aufgrund der Masse gekrümmt. In diese Krümmung des Raums wird du sozusagen ,,hineingezogen''. Diese Gravitation breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit in Form von Wellen aus. Ursache von Gravitation ist also die Krümmung der Raumzeit durch Masse.
Zudem sei gesagt, dass Gravitation keine Wechselwirkung, sondern eine Entropie ist. Dazu gibt es einige Brechungen mit der Entropie eines Schwarzen Loches (Quantengravitation LQC --> Quantisierung von Raumzeit im Spin-Netzwerk, was wiederum die Freiheitsgrade darstellt)
(Habe absolut keine Ahnung, was ich im 2. Absatz jetzt geschrieben habe, aber die Theorie klang voll cool und das habe ich eben in einem Physik Forum gekesen)
Wenn du ein Riesen Trampolin hast, dich am Rand aufstellst und in der Mitte paar Tonnen Gewicht platzierst, wird der Boden nach unten gezogen, gekrümmt und du fällst mithinein.
(stelle dir die Krümmung der Ebene noch mit einer Zeitachse vor, die ebenso gekrümmt wird.)
stell dir das Universum wie eine flache ebene vor und bei jedem massereichen Objekt so ein Kegel nach unten
Das Gummituch- Modell ist hochgradig irreführend, da es das Konzept der Krümmung der Raumzeit und damit des Raumes (das Gummituch stellt nicht die Raumzeit, sondern nur den Raum dar) mit dem Konzept des Potentialtrichters vermengt.
Eine Murmel würde unweigerlich der echten Schwerkraft der Erde unter dem Tuch folgen, nicht dessen Krümmung. Von einer Ausbeulung nach oben würde sie wegrollen.
Etwas anders wäre es mit Roboter- Ameisen, die auf's Geradeausgehen programmiert sind. Da sie am Tuch haften und sich um die Schwerkraft nicht kümmern, würden sie tatsächlich Geodätischen Linien folgen und von Eindellungen und Ausbeulungen
Das , was Dich herunterzieht , und wo Du nichts dagegen tun kannst , das ist die Schwerkraft . Deine einzige Chance ist es , Dich flach auf den Boden zu legen und zu versuchen , die Schwerkraft nicht wahrzunehmen .
Wenn Du die Schwerkraft nicht wahrnehmen willst, musst Du frei fallen oder orbitieren.
das ist keine Kraft
Gewichtskraft
Regel: Die Kraft, mit der ein Körper auf seine Unterlage drückt oder an seiner Aufhängung zieht heißt Gewichtskraft FG dieses Körpers. Die Gewichtskraft eines Körpers auf der Erde stimmt mit der Schwerkraft / Gravitationskraft der Erde auf den Körper überein (die beiden Kräfte haben die gleichen Eigenschaften).
Und was hältst du von der Theorie, dass Gravitation nicht wie die anderen 3 Grundkräfte der Physik auf eine Wechselwirkung beruht, sondern entropisch ist?