Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

Beispiele:
2.6 Gravitation
Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 27
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
Stoffpaar μ H μ G
Stahl auf Stahl 0,15 0,1 - 0,05
Stahl auf Messing 0,18 - 0,29
Stahl auf Eis 0,027 0,014
Leder auf Metall 0,6 0,4
Messing auf Holz 0,62 0,6
Bremsbelag auf Stahl 0,45
Blockierter Autoreifen bei 50 km/h
auf
• Gussasphalt trocken
• Gussasphalt nass
• Glatteis
0,8
0,5
0,05
Eine der wichtigsten Kräfte, der wir uns täglich ausgesetzt sind, ist die Gravitationskraft oder Schwerkraft.
Sie beruht auf einer Eigenschaft von Materie, der sogenannten Gravitation. Diese Eigenschaft bewirkt, dass
sich zwei Körper mit jeweils einer eigenen schweren Masse gegenseitig anziehen. Die schwere Masse ist
nicht grundsätzlich der trägen Masse gleichzusetzen.
Eigenschaften:
• Zwei Körper mit jeweils einer schweren Masse ziehen sich stets gegenseitig an bzw. üben eine Kraft
aufeinander aus.
• Für die schweren Massen gelten die Newtonschen Axiome.
• Die Erfahrung zeigt, dass die schwere Masse der trägen Masse proportional ist. Der Proportionalitätsfak-
tor ist Eins! Dies zeigen Fallversuche: Verschiedene schwere Massen erfahren im Gravitationsfeld der
Erde die gleiche Beschleunigung ihrer trägen Massen.
Gravitationsgesetz:
Zwei Massen m 1 und m 2 im Abstand r 12 üben eine Anzie-
hungskraft
F
12
3
m1 ⋅m
2
−11
m
= γ ⋅ 2 , γ = 6, 67 ⋅10
2 aufeinan-
r
kg ⋅ s
der aus.
Mit Hilfe des Gravitationsgesetztes können die Planetenbewegungen in unserem Universum berechnet wer-
den. Durch die Rotationsbewegungen der Planeten um die Sonne würden die Planten bei fehlender Anzie-
hung zur Sonne hin ihre Umlaufbahn verlassen. Durch die Gravitationswirkung der Sonne werden sie je-
doch auf elliptische Umlaufbahnen gezogen.
Dieses Gravitationsgesetz gilt natürlich auch für die Erde. Sei M die Masse der Erde und R ihr Radius, dann
lässt sich die Kraft auf einen Körper der Masse m, der sich auf der Erdoberfläche befindet, näherungsweise
nach obiger Formel berechnen:
12