Mechanik: Dynamik
Kraftarten der Mechanik
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Was ist Gravitation?

Als Gravitation bezeichnest du das Phänomen, dass sich Körper aufgrund ihrer Masse gegenseitig anziehen. Deswegen nennst du die Gravitation auch Massenanziehung.

Gravitation tritt zwischen allen Körpern auf, die eine Masse haben. Spürbar wird sie aber erst bei sehr schweren Objekten wie unserer Erde

Die Gravitationskraft zählt zu den vier Grundkräften der Physik. Erstmalig mit physikalischen Gesetzen beschrieben wurde sie 1687 von Isaac Newton .

Gravitation Definition

Die Gravitation sorgt dafür, dass sich Massen gegenseitig anziehen. Auf der Erde ist sie dafür verantwortlich, dass alle Objekte in Richtung Erdmittelpunkt gezogen werden.

Durch die Gravitationskraft ziehen sich beide beteiligten Körper gegenseitig an. Die Kraft wirkt also auf beide Körper in gleichem Maße. Deswegen sprichst du von einer Wechselwirkung.

Gravitationskraft, Gewichtskraft und Schwerkraft

Die Begriffe Gravitationskraft, Schwerkraft und Gewichtskraft auseinanderzuhalten ist gar nicht so einfach. Wir zeigen dir, was sie bedeuten:

  • Gravitation: Unter der Gravitation verstehst du die Eigenschaft von Massen, sich gegenseitig anzuziehen.
  • Gravitationskraft: Mit der Gravitationskraft ist die Anziehungskraft zwischen zwei Massen gemeint. Sie wirkt immer auf beide Körper. Die Ursache der Gravitationskraft ist Gravitation.
  • Schwerkraft: Als Schwerkraft bezeichnest du die Anziehungskraft zwischen einem Himmelskörper und einem anderen Objekt. Im Alltag wird zwischen der Schwerkraft und der Gravitationskraft meistens kein Unterschied gemacht. Manche definieren die Schwerkraft aber als Kombination aus der Gravitationskraft und der Trägheitswirkung. 
  • Gewichtskraft: Am einfachsten kannst du dir die Gewichtskraft als die Kraft merken, die eine Masse auf die Fläche ausübt, auf der sie steht. Auch sie wird von der Gravitation verursacht. 

Schon gewusst? Mit dem Begriff Gewicht ist eigentlich die Gewichtskraft gemeint. Weil ein Astronaut auf dem Mond nicht so stark angezogen wird wie auf der Erde, ist sein Gewicht dort kleiner. Seine Masse dagegen bleibt gleich.

Entdeckung der Gravitation

Der erste, der die Massenanziehung mathematisch beschrieb, war der Physiker Isaac Newton. Mit seiner Gravitationstheorie gelang es ihm, Gesetze aufzustellen, die sowohl auf der Erde als auch im Weltraum gültig waren.

Er erkannte, dass die Gravitationskraft ansteigt, je größer die beiden Massen sind. Du kannst dir merken: Je mehr Masse die Körper haben, desto stärker ziehen sie sich gegenseitig an.

Steigt jedoch der Abstand zwischen den Körpern, dann sinkt die Anziehungskraft. Für dich heißt das: Je weiter die Massen voneinander entfernt sind, desto kleiner ist die Gravitationskraft.

Gravitation anderer Planeten

Die Massenanziehung anderer Planeten unterscheidet sich zu der der Erde. Leichtere Planeten, wie zum Beispiel der Mars, wechselwirken nicht so stark mit anderen Massen.

Die großen Gasriesen, zu denen beispielsweise der Jupiter zählt, haben eine größere Masse. Deswegen ist auch die Gravitationskraft bei ihnen vergleichsweise größer.

Das hat Auswirkungen auf das Gewicht anderer Objekte auf den jeweiligen Planeten. Auf dem Jupiter fühlt sich eine Masse 2,5 Mal schwerer an als auf der Erde. Auf dem Mars wirkt es nur wie 40% des Gewichts auf unserem Heimatplaneten.

Gravitation im Weltall

Im Weltall spielt die Gravitation eine große Rolle. Dank ihr konnten sich zum Beispiel unser Sonnensystem oder die Milchstraße bilden.

Das kannst du dir so erklären: Ein wichtiges Merkmal des Sonnensystems ist, dass die Planeten um die Sonne kreisen. Dabei musst du dir vorstellen, dass die Sonne ein Hammerwerfer ist, der die Planeten, also die Kugel am Ende der Schnur, um sich herum schwingt.

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Funktion der Gravitation im Sonnensystem

Das, was die Kugel auf ihrer Kreisbahn hält, ist die Schnur. Lässt der Hammerwerfer los, so fliegt die Kugel davon. In unserem Sonnensystem sorgt die Gravitation zwischen der Sonne und den Planeten dafür, dass sie nicht von ihrer Kreisbahn abkommen. Sie wirkt wie eine unsichtbare Schnur, die den Fliehkräften der Kreisbewegung standhält.

Achtung: In Wahrheit sind die Umlaufbahnen der Planeten nicht kreisrund sondern elliptisch. Durch die Vereinfachung als Kreis ist die Gravitation aber leichter zu verstehen.

Für Experten: Gravitationsgesetz

Du weißt bereits, dass Isaac Newton viel zu unserem Wissen über die Gravitation beigetragen hat. Seine wichtigste Erkenntnis zu dem Thema lässt sich in einem Satz zusammenfassen:

Die Gravitation äußert sich in einer Kraft zwischen zwei Körpern, die sie zu ihrem gemeinsamen Schwerpunkt hin beschleunigt, wobei ihre Stärke proportional zur Masse der Körper und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands der Körper ist.

Die Gravitationskraft hängt also zum einen von der Masse der beteiligten Körper ab. Je größer die Massen m1 und m2 sind, desto größer ist die Kraft, die auf die beiden wirkt.

Zum anderen hängt die Kraft von dem Abstand r der Massen ab. Umgekehrt proportional bedeutet, dass die Gravitationskraft sinkt, je größer r wird. Umgekehrt wird die Anziehungskraft größer, je näher sich die Massen kommen. Dabei verwendest du immer das Quadrat des Abstands.

Übrigens: Ein anderer wichtiger Physiker, der viel zu unserem Verständnis der Gravitation beitrug, war Albert Einstein. In der Allgemeinen Relativitätstheorie erklärte er die Gravitation mithilfe eines Konzepts, das er Raumzeit nannte.

Das Gravitationsgesetz von Newton ermöglicht es uns, die Gravitationskraft zu berechnen. Welche Formel du dafür verwendest und mit welchen Aufgaben du üben kannst, erfährst du in unserem Video .

Zum Video: Gravitationsgesetz
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