gravitationskraft

Gravitationskraft ist eine fundamentale Wechselwirkung, die zwischen Massen wirkt und sie einander anzieht. In der klassischen Mechanik wird sie durch das universelle Gravitationsgesetz beschrieben: Zwei Massen m1 und m2 in der Entfernung r ziehen sich mit der Kraft F zueinander, die entlang der Verbindungslinie der Körper verläuft.

Die Kraft wird durch F = G m1 m2 / r^2 bestimmt, wobei G die Gravitationskonstante ist (G ≈ 6,67430 × 10^-11 N·m^2/kg^2). Die Kraft wirkt immer anziehend. Die Gravitationsbeschleunigung eines Massenpunkts M beträgt g(r) = G M / r^2, und die potenzielle Energie U(r) = - G M m / r.

Auf der Erdoberfläche führt die Gravitationskraft zu einer Beschleunigung von g ≈ 9,81 m/s^2; dieser Wert variiert geringfügig mit Breite, Höhe und lokalem Untergrund.

Historisch formulierte Isaac Newton im 17. Jahrhundert das universelle Gravitationsgesetz, und Henry Cavendish bestimmte später die Größe von G. In der modernen Physik wird Gravitation als Krümmung der Raumzeit durch Masse und Energie verstanden (Allgemeine Relativitätstheorie); für viele Zwecke reicht die Newtonsche Gravitation jedoch als gute Näherung.

Anwendungsbereiche umfassen die Beschreibung von Planetenbahnen, Gezeitenkräfte und Satellitennavigation. In stärkerern Feldern oder bei hohen Geschwindigkeiten treten relativistische Effekte auf, und bei der Quantengravitation sind noch offene Fragen zu klären. Gravitationswellen sind eine weitere Vorhersage der Relativitätstheorie.