Obi-Wan Kenobi sagte, dass Stärke die Galaxie zusammenhält. Dasselbe gilt für die Schwerkraft. Tatsache ist, dass die Schwerkraft es uns ermöglicht, auf der Erde zu gehen, der Erde, sich um die Sonne zu drehen, und der Sonne, sich um das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie zu drehen. Wie kann man Schwerkraft verstehen? Darüber - in unserem Artikel.

Sagen wir gleich, dass Sie hier keine eindeutig richtige Antwort auf die Frage "Was ist Schwerkraft" finden werden. Weil es einfach nicht existiert! Die Schwerkraft ist eines der mysteriösesten Phänomene, über das Wissenschaftler rätseln und dessen Natur immer noch nicht vollständig erklärt werden kann.

Es gibt viele Hypothesen und Meinungen. Es gibt mehr als ein Dutzend Gravitationstheorien, alternative und klassische. Wir werden die interessantesten, relevantesten und modernsten betrachten.

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Die Schwerkraft ist eine physikalische fundamentale Wechselwirkung

Es gibt 4 grundlegende Wechselwirkungen in der Physik. Dank ihnen ist die Welt genau so, wie sie ist. Die Schwerkraft ist eine dieser Kräfte.

Grundlegende Wechselwirkungen:

• Schwere;
• Elektromagnetismus;
• starke Interaktion;
• schwache Interaktion.

Die Schwerkraft ist die schwächste der vier Grundkräfte.

Im Moment ist die aktuelle Theorie, die die Schwerkraft beschreibt, GR (allgemeine Relativitätstheorie). Es wurde 1915-1916 von Albert Einstein vorgeschlagen.

Wir wissen jedoch, dass es noch zu früh ist, um über die ultimative Wahrheit zu sprechen. Schließlich dominierte einige Jahrhunderte vor dem Aufkommen der Allgemeinen Relativitätstheorie in der Physik die Newtonsche Theorie, die erheblich erweitert wurde, um die Gravitation zu beschreiben.

Im Moment ist es unmöglich, alle Fragen rund um die Schwerkraft im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie zu erklären und zu beschreiben.

Vor Newton wurde allgemein angenommen, dass die Schwerkraft auf der Erde und die Schwerkraft am Himmel verschiedene Dinge seien. Man glaubte, dass sich die Planeten nach eigenen, von irdischen, idealen Gesetzen unterscheiden.

Newton entdeckte 1667 das Gesetz der universellen Gravitation. Natürlich gab es dieses Gesetz schon während der Dinosaurier und viel früher.

Antike Philosophen dachten über die Existenz der Schwerkraft nach. Galileo berechnete experimentell die Beschleunigung des freien Falls auf der Erde und entdeckte, dass sie für Körper jeder Masse gleich ist. Kepler studierte die Bewegungsgesetze von Himmelskörpern.

Newton war in der Lage, die Ergebnisse der Beobachtungen zu formulieren und zu verallgemeinern. Hier ist, was er bekam:

Zwei Körper werden durch eine Kraft, die Gravitationskraft oder Gravitationskraft genannt wird, voneinander angezogen.

Die Formel für die Anziehungskraft zwischen Körpern lautet:

G ist die Gravitationskonstante, m ist die Masse der Körper, r ist der Abstand zwischen den Massenschwerpunkten der Körper.

Was ist die physikalische Bedeutung der Gravitationskonstante? Sie ist gleich der Kraft, mit der Körper mit einer Masse von jeweils 1 Kilogramm in einem Abstand von 1 Meter aufeinander wirken.

Nach Newtons Theorie erzeugt jedes Objekt ein Gravitationsfeld. Die Genauigkeit des Newtonschen Gesetzes wurde bei Abständen von weniger als einem Zentimeter getestet. Für kleine Massen sind diese Kräfte natürlich unbedeutend und können vernachlässigt werden.

Die Newtonsche Formel gilt sowohl für die Berechnung der Anziehungskraft von Planeten zur Sonne als auch für kleine Objekte. Wir merken einfach nicht, mit welcher Kraft beispielsweise die Kugeln auf dem Billardtisch angezogen werden. Trotzdem ist diese Kraft vorhanden und kann berechnet werden.

Die Anziehungskraft wirkt zwischen allen Körpern im Universum. Seine Wirkung erstreckt sich auf jede Entfernung.

Das Newtonsche Gesetz der universellen Gravitation erklärt nicht die Natur der Anziehungskraft, sondern legt quantitative Muster fest. Newtons Theorie widerspricht nicht der Allgemeinen Relativitätstheorie. Es reicht völlig aus, um praktische Probleme im Maßstab der Erde zu lösen und die Bewegung von Himmelskörpern zu berechnen.

Gravitation in der Allgemeinen Relativitätstheorie

Trotz der Tatsache, dass Newtons Theorie in der Praxis durchaus anwendbar ist, weist sie eine Reihe von Mängeln auf. Das Gesetz der universellen Gravitation ist eine mathematische Beschreibung, gibt aber keine Vorstellung von der grundlegenden physikalischen Natur der Dinge.

Die Anziehungskraft wirkt nach Newton in jeder Entfernung. Und es funktioniert sofort. Wenn man bedenkt, dass die schnellste Geschwindigkeit der Welt die Lichtgeschwindigkeit ist, gibt es eine Diskrepanz. Wie kann die Schwerkraft in jeder Entfernung augenblicklich wirken, wenn das Licht nicht einen Augenblick, sondern mehrere Sekunden oder sogar Jahre braucht, um sie zu überwinden?

Im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie wird die Gravitation nicht als eine Kraft betrachtet, die auf Körper wirkt, sondern als eine Krümmung von Raum und Zeit unter dem Einfluss von Masse. Gravitation ist also keine Kraftwechselwirkung.

Welche Wirkung hat die Schwerkraft? Versuchen wir es mit einer Analogie zu beschreiben.

Stellen Sie sich den Raum als elastisches Tuch vor. Wenn Sie einen leichten Tennisball darauf legen, bleibt die Oberfläche eben. Wenn Sie jedoch ein schweres Gewicht neben den Ball legen, wird ein Loch in die Oberfläche gedrückt, und der Ball beginnt, auf das große und schwere Gewicht zuzurollen. Das ist „Schwerkraft“.

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Entdeckung von Gravitationswellen

Gravitationswellen wurden bereits 1916 von Albert Einstein vorhergesagt, aber erst hundert Jahre später, im Jahr 2015, entdeckt.

Was sind Gravitationswellen? Lassen Sie uns wieder eine Analogie ziehen. Wenn Sie einen Stein in ruhiges Wasser werfen, werden von der Stelle, an der er gefallen ist, Kreise auf der Wasseroberfläche entstehen. Gravitationswellen sind die gleichen Wellen, Störungen. Nur nicht auf dem Wasser, sondern in der Weltraumzeit.

Anstelle von Wasser - Raumzeit und anstelle von Stein beispielsweise ein Schwarzes Loch. Jede beschleunigte Massenbewegung erzeugt eine Gravitationswelle. Wenn sich die Körper im freien Fall befinden, ändert sich der Abstand zwischen ihnen, wenn eine Gravitationswelle vorbeikommt.

Da die Gravitation eine sehr schwache Kraft ist, war der Nachweis von Gravitationswellen mit großen technischen Schwierigkeiten verbunden. Moderne Technologien haben es ermöglicht, einen Ausbruch von Gravitationswellen nur von supermassereichen Quellen zu erkennen.

Ein geeignetes Ereignis zur Registrierung einer Gravitationswelle ist die Verschmelzung von Schwarzen Löchern. Leider oder zum Glück kommt das recht selten vor. Trotzdem gelang es den Wissenschaftlern, eine Welle zu registrieren, die buchstäblich durch den Weltraum rollte.

Zur Registrierung von Gravitationswellen wurde ein Detektor mit einem Durchmesser von 4 Kilometern gebaut. Während des Durchgangs der Welle wurden Schwingungen von Spiegeln an Aufhängungen im Vakuum und die Interferenz des von ihnen reflektierten Lichts aufgezeichnet.

Gravitationswellen bestätigten die Gültigkeit der Allgemeinen Relativitätstheorie.

Schwerkraft und Elementarteilchen

Im Standardmodell sind für jede Wechselwirkung bestimmte Elementarteilchen verantwortlich. Wir können sagen, dass Teilchen Träger von Wechselwirkungen sind.

Das Graviton ist für die Schwerkraft verantwortlich – ein hypothetisches masseloses Teilchen mit Energie. Lesen Sie übrigens in unserem separaten Material mehr über das Higgs-Boson und andere Elementarteilchen, die viel Lärm machten.

Zum Schluss noch ein paar interessante Fakten über die Schwerkraft.

10 Fakten über die Schwerkraft

1. Um die Schwerkraft der Erde zu überwinden, muss der Körper eine Geschwindigkeit von 7,91 km / s haben. Dies ist die erste kosmische Geschwindigkeit. Es reicht aus, wenn sich ein Körper (z. B. eine Raumsonde) im Orbit um den Planeten bewegt.
2. Um dem Gravitationsfeld der Erde zu entkommen, muss ein Raumschiff eine Geschwindigkeit von mindestens 11,2 km/s haben. Dies ist die zweite Raumgeschwindigkeit.
3. Objekte mit der stärksten Schwerkraft sind Schwarze Löcher. Ihre Schwerkraft ist so stark, dass sie sogar Licht (Photonen) anziehen.
4. Sie werden die Schwerkraft in keiner Gleichung der Quantenmechanik finden. Tatsache ist, dass wenn Sie versuchen, die Schwerkraft in die Gleichungen einzubeziehen, diese ihre Relevanz verlieren. Dies ist eines der wichtigsten Probleme der modernen Physik.
5. Das Wort Gravitation kommt vom lateinischen „gravis“, was „schwer“ bedeutet.
6. Je massiver das Objekt, desto stärker die Schwerkraft. Wenn ein Mensch, der auf der Erde 60 Kilogramm wiegt, auf dem Jupiter wiegt, zeigt die Waage 142 Kilogramm an.
7. NASA-Wissenschaftler versuchen, einen Gravitationsstrahl zu entwickeln, der es ermöglicht, Objekte berührungslos zu bewegen und die Schwerkraft zu überwinden.
8. Auch Astronauten im Orbit erleben die Schwerkraft. Genauer gesagt Mikrogravitation. Sie scheinen endlos zusammen mit dem Schiff zu fallen, in dem sie sich befinden.
9. Die Schwerkraft zieht immer an und stößt nie ab.
10. Ein tennisballgroßes schwarzes Loch zieht Objekte mit der gleichen Kraft an wie unser Planet.

Jetzt kennst du die Definition der Schwerkraft und kannst sagen, mit welcher Formel die Anziehungskraft berechnet wird. Wenn dich der Granit der Wissenschaft härter hält als die Schwerkraft, wende dich an unseren Studierendenservice. Wir helfen Ihnen, unter den schwersten Arbeitsbelastungen leicht zu lernen!

Seit jeher macht sich die Menschheit Gedanken darüber, wie die Welt um uns herum funktioniert. Warum wächst Gras, warum scheint die Sonne, warum können wir nicht fliegen... Letzteres hat die Menschen übrigens schon immer besonders interessiert. Jetzt wissen wir, dass der Grund für alles die Schwerkraft ist. Was es ist und warum dieses Phänomen im Maßstab des Universums so wichtig ist, werden wir heute betrachten.

Einführung

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass alle massiven Körper sich gegenseitig anziehen. Anschließend stellte sich heraus, dass diese mysteriöse Kraft auch die Bewegung von Himmelskörpern auf ihren konstanten Bahnen bestimmt. Dieselbe Gravitationstheorie wurde von einem Genie formuliert, dessen Hypothesen die Entwicklung der Physik für viele kommende Jahrhunderte vorherbestimmten. Entwickelt und weitergeführt (wenn auch in eine ganz andere Richtung) wurde diese Lehre von Albert Einstein – einem der größten Köpfe des vergangenen Jahrhunderts.

Seit Jahrhunderten beobachten Wissenschaftler die Schwerkraft und versuchen, sie zu verstehen und zu messen. Schließlich wurde in den letzten Jahrzehnten sogar ein Phänomen wie die Schwerkraft in den Dienst der Menschheit gestellt (natürlich in gewissem Sinne). Was ist das, was ist die Definition des betreffenden Begriffs in der modernen Wissenschaft?

wissenschaftliche Definition

Wenn Sie die Werke antiker Denker studieren, können Sie feststellen, dass das lateinische Wort "gravitas" "Schwerkraft", "Anziehung" bedeutet. Heute nennen Wissenschaftler die universelle und konstante Wechselwirkung zwischen materiellen Körpern so. Wenn diese Kraft relativ schwach ist und nur auf Objekte wirkt, die sich viel langsamer bewegen, dann ist Newtons Theorie auf sie anwendbar. Wenn die Situation umgekehrt ist, sollte man Einsteins Schlussfolgerungen verwenden.

Machen wir gleich einen Vorbehalt: Derzeit ist die Natur der Schwerkraft selbst im Prinzip noch nicht vollständig untersucht. Was es ist, verstehen wir immer noch nicht ganz.

Theorien von Newton und Einstein

Nach der klassischen Lehre von Isaac Newton werden alle Körper mit einer Kraft angezogen, die direkt proportional zu ihrer Masse ist, umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung, die zwischen ihnen liegt. Einstein hingegen argumentierte, dass sich die Schwerkraft zwischen Objekten im Fall der Krümmung von Raum und Zeit manifestiert (und die Krümmung des Raums nur möglich ist, wenn Materie darin ist).

Diese Idee war sehr tiefgreifend, aber die moderne Forschung beweist, dass sie etwas ungenau ist. Heute wird angenommen, dass die Schwerkraft im Weltraum den Raum nur krümmt: Die Zeit kann verlangsamt und sogar angehalten werden, aber die Realität der Formänderung temporärer Materie wurde theoretisch nicht bestätigt. Daher sieht die klassische Einstein-Gleichung nicht einmal eine Chance vor, dass der Weltraum die Materie und das entstehende Magnetfeld weiterhin beeinflusst.

In größerem Umfang ist das Gravitationsgesetz (universelle Gravitation) bekannt, dessen mathematischer Ausdruck genau zu Newton gehört:

\[ F = γ \frac[-1.2](m_1 m_2)(r^2) \]

Unter γ versteht man die Gravitationskonstante (manchmal wird auch das Symbol G verwendet), deren Wert 6,67545 × 10−11 m³ / (kg s²) beträgt.

Wechselwirkung zwischen Elementarteilchen

Die unglaubliche Komplexität des Raums um uns herum ist zu einem großen Teil auf die unendliche Anzahl von Elementarteilchen zurückzuführen. Es gibt auch verschiedene Wechselwirkungen zwischen ihnen auf Ebenen, die wir nur erahnen können. Alle Arten der Wechselwirkung von Elementarteilchen untereinander unterscheiden sich jedoch deutlich in ihrer Stärke.

Die stärkste aller uns bekannten Kräfte verbindet die Bestandteile des Atomkerns. Um sie zu trennen, müssen Sie eine wirklich kolossale Menge an Energie aufwenden. Elektronen sind nur durch gewöhnliche an den Kern „gebunden“, um dies zu stoppen, reicht manchmal die Energie aus, die als Ergebnis der gewöhnlichsten chemischen Reaktion entsteht. Schwerkraft (was es ist, wissen Sie bereits) in der Version von Atomen und subatomaren Teilchen ist die einfachste Art der Wechselwirkung.

Das Gravitationsfeld ist in diesem Fall so schwach, dass es schwer vorstellbar ist. Seltsamerweise „folgen“ sie jedoch der Bewegung von Himmelskörpern, deren Masse manchmal unvorstellbar ist. All dies ist möglich durch zwei Eigenschaften der Schwerkraft, die bei großen physischen Körpern besonders ausgeprägt sind:

• Im Gegensatz zu atomaren ist es in der Entfernung vom Objekt stärker wahrnehmbar. Die Schwerkraft der Erde hält also sogar den Mond in seinem Feld, und die ähnliche Kraft des Jupiter unterstützt problemlos die Umlaufbahnen mehrerer Satelliten gleichzeitig, deren Masse mit der der Erde durchaus vergleichbar ist!
• Darüber hinaus sorgt es immer für Anziehungskraft zwischen Objekten, und mit zunehmender Entfernung schwächt sich diese Kraft bei niedriger Geschwindigkeit ab.

Die Bildung einer mehr oder weniger harmonischen Gravitationstheorie erfolgte vor relativ kurzer Zeit und genau auf der Grundlage der Ergebnisse jahrhundertealter Beobachtungen der Bewegung von Planeten und anderen Himmelskörpern. Die Aufgabe wurde durch die Tatsache sehr erleichtert, dass sie sich alle in einem Vakuum bewegen, wo es einfach keine anderen möglichen Wechselwirkungen gibt. Galileo und Kepler, zwei herausragende Astronomen der damaligen Zeit, halfen mit ihren wertvollsten Beobachtungen, den Weg für neue Entdeckungen zu ebnen.

Aber nur der große Isaac Newton war in der Lage, die erste Gravitationstheorie zu erstellen und sie in einer mathematischen Darstellung auszudrücken. Dies war das erste Gravitationsgesetz, dessen mathematische Darstellung oben dargestellt ist.

Schlussfolgerungen von Newton und einigen seiner Vorgänger

Im Gegensatz zu anderen physikalischen Phänomenen, die in der Welt um uns herum existieren, manifestiert sich die Schwerkraft immer und überall. Sie müssen verstehen, dass der Begriff „Schwerkraftlosigkeit“, der in nahezu wissenschaftlichen Kreisen oft verwendet wird, äußerst falsch ist: Selbst Schwerelosigkeit im Weltraum bedeutet nicht, dass eine Person oder ein Raumschiff nicht von der Anziehungskraft eines massiven Objekts beeinflusst wird.

Darüber hinaus haben alle materiellen Körper eine bestimmte Masse, ausgedrückt in Form einer auf sie ausgeübten Kraft und einer durch diesen Aufprall erhaltenen Beschleunigung.

Gravitationskräfte sind also proportional zur Masse von Objekten. Numerisch lassen sie sich ausdrücken, indem man das Produkt der Massen der beiden betrachteten Körper bildet. Diese Kraft gehorcht strikt der umgekehrten Abhängigkeit vom Quadrat des Abstands zwischen Objekten. Alle anderen Wechselwirkungen hängen ganz anders von den Abständen zwischen zwei Körpern ab.

Masse als Eckpfeiler der Theorie

Die Masse der Objekte ist zu einem besonderen Streitpunkt geworden, um den sich Einsteins gesamte moderne Gravitations- und Relativitätstheorie aufbaut. Wenn Sie sich an die Zweite erinnern, dann wissen Sie wahrscheinlich, dass Masse ein obligatorisches Merkmal jedes physischen materiellen Körpers ist. Es zeigt, wie sich ein Objekt verhält, wenn eine Kraft darauf ausgeübt wird, unabhängig von seinem Ursprung.

Da alle Körper (nach Newton) beschleunigen, wenn eine äußere Kraft auf sie einwirkt, bestimmt die Masse, wie groß diese Beschleunigung sein wird. Schauen wir uns ein klareres Beispiel an. Stellen Sie sich einen Roller und einen Bus vor: Wenn Sie genau die gleiche Kraft auf sie ausüben, erreichen sie zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedliche Geschwindigkeiten. All dies wird durch die Gravitationstheorie erklärt.

Welche Beziehung besteht zwischen Masse und Anziehung?

Wenn wir von Gravitation sprechen, dann spielt die Masse bei diesem Phänomen eine völlig entgegengesetzte Rolle als bei der Kraft und Beschleunigung eines Objekts. Sie ist die Hauptquelle der Anziehungskraft. Wenn Sie zwei Körper nehmen und sehen, mit welcher Kraft sie ein drittes Objekt anziehen, das sich in gleichen Abständen von den ersten beiden befindet, dann ist das Verhältnis aller Kräfte gleich dem Verhältnis der Massen der ersten beiden Objekte. Die Anziehungskraft ist also direkt proportional zur Masse des Körpers.

Wenn wir Newtons drittes Gesetz betrachten, können wir sehen, dass er genau dasselbe sagt. Die Schwerkraft, die auf zwei Körper wirkt, die sich in gleichem Abstand von der Anziehungsquelle befinden, hängt direkt von der Masse dieser Objekte ab. Im Alltag spricht man von der Kraft, mit der ein Körper von der Erdoberfläche angezogen wird, als seinem Gewicht.

Fassen wir einige Ergebnisse zusammen. Die Masse hängt also eng mit der Beschleunigung zusammen. Gleichzeitig bestimmt sie die Kraft, mit der die Schwerkraft auf den Körper wirkt.

Merkmale der Beschleunigung von Körpern in einem Gravitationsfeld

Diese erstaunliche Dualität ist der Grund dafür, dass im selben Gravitationsfeld die Beschleunigung völlig unterschiedlicher Objekte gleich sein wird. Angenommen, wir haben zwei Körper. Weisen wir einem von ihnen eine Masse Z zu und dem anderen Z. Beide Objekte werden auf den Boden fallen gelassen, wo sie frei fallen.

Wie wird das Verhältnis der Anziehungskräfte bestimmt? Es wird durch die einfachste mathematische Formel gezeigt - z / Z. Das ist nur die Beschleunigung, die sie aufgrund der Schwerkraft erhalten, wird genau gleich sein. Einfach ausgedrückt hängt die Beschleunigung, die ein Körper in einem Gravitationsfeld hat, in keiner Weise von seinen Eigenschaften ab.

Wovon hängt die Beschleunigung im beschriebenen Fall ab?

Es hängt nur (!) von der Masse der Objekte ab, die dieses Feld erzeugen, sowie von ihrer räumlichen Position. Die Doppelrolle der Masse und der gleichmässigen Beschleunigung verschiedener Körper in einem Gravitationsfeld ist schon seit relativ langer Zeit bekannt. Diese Phänomene haben den folgenden Namen erhalten: "Prinzip der Äquivalenz". Dieser Begriff betont noch einmal, dass Beschleunigung und Trägheit oft (bis zu einem gewissen Grad natürlich) gleichwertig sind.

Zur Bedeutung von G

Aus dem Schulphysikkurs erinnern wir uns, dass die Beschleunigung des freien Falls auf der Oberfläche unseres Planeten (Erdgravitation) 10 m / s² beträgt (9,8 natürlich, aber dieser Wert wird zur Vereinfachung der Berechnung verwendet). Wenn also der Luftwiderstand nicht berücksichtigt wird (in einer signifikanten Höhe mit geringer Fallstrecke), wird der Effekt erzielt, wenn der Körper ein Beschleunigungsinkrement von 10 m / s erreicht. jede Sekunde. So bewegt sich ein Buch, das aus dem zweiten Stock eines Hauses gefallen ist, am Ende seines Fluges mit einer Geschwindigkeit von 30-40 m/s. Einfach ausgedrückt, 10 m/s ist die "Geschwindigkeit" der Schwerkraft innerhalb der Erde.

Die Erdbeschleunigung wird in der physikalischen Literatur mit dem Buchstaben „g“ bezeichnet. Da die Form der Erde gewissermaßen eher einer Mandarine als einer Kugel gleicht, ist der Wert dieser Größe bei weitem nicht in allen Regionen gleich. An den Polen ist die Beschleunigung also höher und auf den Gipfeln hoher Berge wird sie geringer.

Auch im Bergbau spielt die Schwerkraft eine wichtige Rolle. Die Physik dieses Phänomens spart manchmal viel Zeit. Geologen interessieren sich daher besonders für die möglichst genaue Bestimmung von g, da dies die Exploration und das Auffinden von Mineralvorkommen mit außergewöhnlicher Genauigkeit ermöglicht. Wie sieht übrigens die Gravitationsformel aus, bei der der betrachtete Wert eine wichtige Rolle spielt? Da ist sie:

Beachten Sie! In diesem Fall bedeutet die Gravitationsformel mit G die „Gravitationskonstante“, deren Wert wir oben bereits angegeben haben.

Zu einer Zeit formulierte Newton die oben genannten Prinzipien. Er verstand sowohl Einheit als auch Universalität vollkommen, aber er konnte nicht alle Aspekte dieses Phänomens beschreiben. Diese Ehre fiel Albert Einstein zu, der auch das Äquivalenzprinzip erklären konnte. Ihm verdankt die Menschheit ein modernes Verständnis der eigentlichen Natur des Raum-Zeit-Kontinuums.

Relativitätstheorie, Werke von Albert Einstein

Zur Zeit von Isaac Newton glaubte man, dass sich Bezugspunkte als eine Art starre „Stäbe“ darstellen lassen, mit deren Hilfe die Position des Körpers im räumlichen Koordinatensystem festgelegt wird. Gleichzeitig wurde angenommen, dass sich alle Beobachter, die diese Koordinaten markieren, in einem einzigen Zeitraum befinden würden. In jenen Jahren galt diese Bestimmung als so selbstverständlich, dass keine Versuche unternommen wurden, sie anzufechten oder zu ergänzen. Und das ist verständlich, denn innerhalb unseres Planeten gibt es keine Abweichungen von dieser Regel.

Einstein bewies, dass die Genauigkeit der Messung wirklich signifikant wäre, wenn sich die hypothetische Uhr viel langsamer als die Lichtgeschwindigkeit bewegen würde. Einfach ausgedrückt, wenn ein Beobachter, der sich langsamer als die Lichtgeschwindigkeit bewegt, zwei Ereignisse verfolgt, dann werden sie für ihn gleichzeitig passieren. Dementsprechend für den zweiten Beobachter? deren Geschwindigkeit gleich oder größer ist, können Ereignisse zu unterschiedlichen Zeiten eintreten.

Aber wie hängt die Schwerkraft mit der Relativitätstheorie zusammen? Lassen Sie uns dieses Problem im Detail untersuchen.

Beziehung zwischen Relativitätstheorie und Gravitationskräften

In den letzten Jahren wurden zahlreiche Entdeckungen auf dem Gebiet der subatomaren Teilchen gemacht. Die Überzeugung wird immer stärker, dass wir dabei sind, das letzte Teilchen zu finden, jenseits dessen unsere Welt nicht mehr geteilt werden kann. Umso dringender ist es, herauszufinden, wie genau die kleinsten „Bausteine“ unseres Universums von jenen fundamentalen Kräften beeinflusst werden, die im letzten Jahrhundert oder sogar noch früher entdeckt wurden. Besonders enttäuschend ist, dass die eigentliche Natur der Schwerkraft noch nicht erklärt wurde.

Deshalb konzentrierten sich die Forscher nach Einstein, der die „Unfähigkeit“ der klassischen Newtonschen Mechanik auf dem betrachteten Gebiet feststellte, auf ein völliges Umdenken der früher gewonnenen Daten. In vielerlei Hinsicht wurde die Schwerkraft selbst einer Überarbeitung unterzogen. Was ist es auf der Ebene der subatomaren Teilchen? Hat es irgendeine Bedeutung in dieser erstaunlichen multidimensionalen Welt?

Eine einfache Lösung?

Viele gingen zunächst davon aus, dass sich die Diskrepanz zwischen der Newtonschen Gravitation und der Relativitätstheorie ganz einfach durch Analogien aus der Elektrodynamik erklären lässt. Man könnte annehmen, dass sich das Gravitationsfeld wie ein magnetisches Feld ausbreitet, wonach es als „Vermittler“ in den Wechselwirkungen der Himmelskörper bezeichnet werden kann, was viele Widersprüche zwischen der alten und der neuen Theorie erklärt. Tatsache ist, dass dann die relativen Ausbreitungsgeschwindigkeiten der betrachteten Kräfte viel kleiner als die Lichtgeschwindigkeit wären. Wie hängen Schwerkraft und Zeit zusammen?

Im Prinzip wäre es Einstein selbst fast gelungen, eine relativistische Theorie auf der Grundlage eben solcher Ansichten zu konstruieren, nur ein Umstand verhinderte sein Vorhaben. Keiner der damaligen Wissenschaftler hatte irgendwelche Informationen, die helfen könnten, die "Geschwindigkeit" der Schwerkraft zu bestimmen. Aber es gab viele Informationen über die Bewegungen großer Massen. Sie waren bekanntlich nur die allgemein anerkannte Quelle mächtiger Gravitationsfelder.

Hohe Geschwindigkeiten wirken sich stark auf die Massen von Körpern aus, und dies ist überhaupt nicht wie die Wechselwirkung von Geschwindigkeit und Ladung. Je höher die Geschwindigkeit, desto größer die Masse des Körpers. Das Problem ist, dass der letzte Wert bei einer Bewegung mit Lichtgeschwindigkeit oder höher automatisch unendlich werden würde. Daraus schloss Einstein, dass es kein Gravitations-, sondern ein Tensorfeld gibt, für dessen Beschreibung viel mehr Variablen verwendet werden müssten.

Seine Anhänger kamen zu dem Schluss, dass Schwerkraft und Zeit praktisch nichts miteinander zu tun haben. Tatsache ist, dass dieses Tensorfeld selbst auf den Raum wirken kann, aber es ist nicht in der Lage, die Zeit zu beeinflussen. Der brillante moderne Physiker Stephen Hawking hat jedoch eine andere Sichtweise. Aber das ist eine ganz andere Geschichte...

Gravitationskraft ist die Kraft, mit der Objekte einer bestimmten Masse angezogen werden, die sich in einem bestimmten Abstand voneinander befinden.

Der englische Wissenschaftler Isaac Newton entdeckte 1867 das Gesetz der universellen Gravitation. Dies ist eines der Grundgesetze der Mechanik. Der Kern dieses Gesetzes lautet wie folgt:zwei beliebige materielle Teilchen werden mit einer Kraft voneinander angezogen, die direkt proportional zum Produkt ihrer Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen ist.

Die Anziehungskraft ist die erste Kraft, die ein Mensch spürt. Das ist die Kraft, mit der die Erde auf alle Körper wirkt, die sich auf ihrer Oberfläche befinden. Und jeder Mensch empfindet diese Kraft als sein eigenes Gewicht.

Gesetz der Schwerkraft

Es gibt eine Legende, dass Newton das Gesetz der universellen Gravitation ganz zufällig entdeckte, als er abends im Garten seiner Eltern spazieren ging. Kreative Menschen sind ständig auf der Suche, und wissenschaftliche Entdeckungen sind keine augenblicklichen Erkenntnisse, sondern die Frucht langjähriger geistiger Arbeit. Newton saß unter einem Apfelbaum und dachte über eine andere Idee nach, und plötzlich fiel ihm ein Apfel auf den Kopf. Newton war klar, dass der Apfel durch die Schwerkraft der Erde herunterfiel. „Aber warum fällt der Mond nicht auf die Erde? er dachte. „Das bedeutet, dass eine andere Kraft darauf einwirkt und es in der Umlaufbahn hält.“ So ist der berühmte Gesetz der Schwerkraft.

Wissenschaftler, die zuvor die Rotation von Himmelskörpern untersucht hatten, glaubten, dass Himmelskörper ganz anderen Gesetzen gehorchen. Das heißt, es wurde angenommen, dass es auf der Erdoberfläche und im Weltraum völlig unterschiedliche Anziehungsgesetze gibt.

Newton kombinierte diese angeblichen Arten der Schwerkraft. Er analysierte die Gesetze von Kepler, die die Bewegung der Planeten beschreiben, und kam zu dem Schluss, dass die Anziehungskraft zwischen beliebigen Körpern entsteht. Das heißt, sowohl der Apfel, der in den Garten gefallen ist, als auch die Planeten im Weltraum werden von Kräften beeinflusst, die demselben Gesetz gehorchen - dem Gesetz der universellen Gravitation.

Newton fand heraus, dass Keplers Gesetze nur funktionieren, wenn zwischen den Planeten eine Anziehungskraft besteht. Und diese Kraft ist direkt proportional zu den Massen der Planeten und umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung zwischen ihnen.

Die Anziehungskraft wird nach der Formel berechnet F=G m 1 m 2 / r 2

m 1 ist die Masse des ersten Körpers;

m2ist die Masse des zweiten Körpers;

r ist der Abstand zwischen den Körpern;

G ist der Proportionalitätskoeffizient, der aufgerufen wird Gravitationskonstante oder Gravitationskonstante.

Sein Wert wurde experimentell bestimmt. G\u003d 6,67 10 -11 Nm 2 / kg 2

Wenn zwei materielle Punkte mit einer Masse gleich einer Masseneinheit einen Abstand gleich einer Distanzeinheit haben, dann werden sie mit einer Kraft gleich angezogen G.

Die Anziehungskräfte sind die Gravitationskräfte. Sie werden auch gerufen Schwere. Sie unterliegen dem Gesetz der universellen Gravitation und treten überall auf, da alle Körper Masse haben.

Schwere

Die Gravitationskraft nahe der Erdoberfläche ist die Kraft, mit der alle Körper von der Erde angezogen werden. Sie rufen Sie an Schwere. Sie gilt als konstant, wenn der Abstand des Körpers von der Erdoberfläche klein im Vergleich zum Erdradius ist.

Da die Schwerkraft, also die Gravitationskraft, von der Masse und dem Radius des Planeten abhängt, wird sie auf verschiedenen Planeten unterschiedlich sein. Da der Radius des Mondes kleiner ist als der Radius der Erde, ist die Anziehungskraft auf dem Mond sechsmal geringer als auf der Erde. Auf dem Jupiter hingegen ist die Schwerkraft 2,4-mal größer als die Schwerkraft auf der Erde. Aber das Körpergewicht bleibt konstant, egal wo es gemessen wird.

Viele Menschen verwechseln die Bedeutung von Gewicht und Schwerkraft und glauben, dass Schwerkraft immer gleich Gewicht ist. Aber das ist nicht so.

Die Kraft, mit der der Körper auf die Stütze drückt oder die Federung dehnt, das ist das Gewicht. Wenn die Stütze oder Aufhängung entfernt wird, beginnt der Körper mit der Beschleunigung des freien Falls unter der Wirkung der Schwerkraft zu fallen. Die Schwerkraft ist proportional zur Masse des Körpers. Er wird nach der Formel berechnetF= m g , wo m- Körpermasse, g- Erdbeschleunigung.

Das Körpergewicht kann sich ändern und manchmal ganz verschwinden. Stellen Sie sich vor, wir befinden uns in einem Aufzug im obersten Stockwerk. Der Aufzug lohnt sich. In diesem Moment sind unser Gewicht P und die Schwerkraft F, mit der uns die Erde anzieht, gleich groß. Aber sobald der Aufzug begann, sich mit Beschleunigung nach unten zu bewegen a , Gewicht und Schwerkraft sind nicht mehr gleich. Nach dem zweiten Newtonschen Gesetzmg+ P = ma . P \u003d mg -ma.

Aus der Formel ist ersichtlich, dass unser Gewicht abnahm, je weiter wir uns nach unten bewegten.

In dem Moment, in dem der Aufzug an Geschwindigkeit zunahm und sich ohne Beschleunigung zu bewegen begann, ist unser Gewicht wieder gleich der Schwerkraft. Und als der Aufzug begann, seine Bewegung zu verlangsamen, beschleunigte er sich a wurde negativ und das Gewicht nahm zu. Es liegt eine Überlastung vor.

Und wenn sich der Körper mit der Beschleunigung des freien Falls nach unten bewegt, wird das Gewicht vollständig gleich Null.

Bei a=g R=mg-ma= mg - mg=0

Dies ist ein Zustand der Schwerelosigkeit.

Daher gehorchen ausnahmslos alle materiellen Körper im Universum dem Gesetz der universellen Gravitation. Und die Planeten um die Sonne und alle Körper, die sich in der Nähe der Erdoberfläche befinden.

Jeder Mensch ist in seinem Leben mehr als einmal auf dieses Konzept gestoßen, denn die Schwerkraft ist nicht nur die Grundlage der modernen Physik, sondern auch einer Reihe anderer verwandter Wissenschaften.

Viele Wissenschaftler haben die Anziehungskraft von Körpern seit der Antike untersucht, aber die wichtigste Entdeckung wird Newton zugeschrieben und als eine Geschichte beschrieben, die jedem bekannt ist, mit einer Frucht, die ihm auf den Kopf gefallen ist.

Was ist schwerkraft in einfachen worten

Gravitation ist die Anziehungskraft zwischen mehreren Objekten im ganzen Universum. Die Art des Phänomens ist unterschiedlich, da es durch die Masse jedes von ihnen und die Länge zwischen ihnen, dh die Entfernung, bestimmt wird.

Newtons Theorie basierte auf der Tatsache, dass sowohl die fallenden Früchte als auch der Satellit unseres Planeten von derselben Kraft beeinflusst werden - Anziehung zur Erde. Und der Satellit ist nicht gerade wegen seiner Masse und Entfernung in den irdischen Weltraum gefallen.

Schwerkraftfeld

Das Gravitationsfeld ist ein Raum, in dem Körper nach den Gesetzen der Anziehung interagieren.

Einsteins Relativitätstheorie beschreibt das Feld als eine bestimmte Eigenschaft von Zeit und Raum, die sich charakteristisch manifestiert, wenn physikalische Objekte erscheinen.

Schwerkraftwelle

Das ist eine bestimmte Art von Veränderung der Felder, die durch Strahlung von sich bewegenden Objekten gebildet werden. Sie lösen sich vom Motiv und breiten sich wellenförmig aus.

Theorien der Schwerkraft

Die klassische Theorie ist Newtonsch. Es war jedoch nicht perfekt und es erschienen später alternative Optionen.

Diese beinhalten:

• metrische Theorien;
• nicht metrisch;
• Vektor;
• Le Sage, der die Phasen zuerst beschrieb;
• Quantengravitation.

Heute gibt es mehrere Dutzend verschiedene Theorien, die sich alle entweder ergänzen oder Phänomene von der anderen Seite betrachten.

Es ist nichts wert: eine perfekte lösung gibt es noch nicht, aber die fortschreitende entwicklung eröffnet weitere antworten auf die anziehungskraft von körpern.

Die Kraft der Gravitationsanziehung

Die grundlegende Berechnung lautet wie folgt: Die Schwerkraft ist proportional zur Multiplikation der Körpermasse mit einer anderen, zwischen der sie bestimmt wird. Diese Formel wird auch wie folgt ausgedrückt: Die Kraft ist umgekehrt proportional zum Abstand zwischen Objekten im Quadrat.

Das Gravitationsfeld ist potentiell, was bedeutet, dass die kinetische Energie erhalten bleibt. Diese Tatsache vereinfacht die Lösung von Problemen, bei denen die Anziehungskraft gemessen wird.

Schwerkraft im Weltraum

Trotz der Täuschung vieler gibt es Schwerkraft im Weltraum. Es ist niedriger als auf der Erde, aber immer noch vorhanden.

Was die Astronauten betrifft, die auf den ersten Blick fliegen, befinden sie sich tatsächlich in einem langsamen Fall. Optisch scheinen sie von nichts angezogen zu werden, aber in der Praxis erleben sie die Schwerkraft.

Die Stärke der Anziehung hängt von der Entfernung ab, aber egal wie groß die Entfernung zwischen Objekten ist, sie werden weiterhin nacheinander greifen. Die gegenseitige Anziehung wird niemals gleich Null sein.

Schwerkraft im Sonnensystem

Im Sonnensystem hat nicht nur die Erde Schwerkraft. Die Planeten sowie die Sonne ziehen Objekte an.

Da die Kraft durch die Masse des Objekts bestimmt wird, hat die Sonne den höchsten Wert. Wenn unser Planet beispielsweise einen Indikator von eins hat, ist der Indikator einer Leuchte fast achtundzwanzig.

Der nächste, nach der Sonne, in der Schwerkraft ist Jupiter, also ist seine Anziehungskraft dreimal höher als die der Erde. Pluto hat den kleinsten Parameter.

Lassen Sie es uns der Klarheit halber so bezeichnen, dass ein durchschnittlicher Mensch auf der Sonne theoretisch etwa zwei Tonnen wiegen würde, aber auf dem kleinsten Planeten in unserem System nur vier Kilogramm.

Was bestimmt die Schwerkraft des Planeten

Gravitationskraft ist, wie bereits oben erwähnt, die Kraft, mit der der Planet Objekte, die sich auf seiner Oberfläche befinden, zu sich zieht.

Die Anziehungskraft hängt von der Schwerkraft des Objekts, des Planeten selbst und der Entfernung zwischen ihnen ab. Wenn es viele Kilometer gibt, ist die Schwerkraft gering, aber sie hält die Objekte immer noch verbunden.

Einige wichtige und faszinierende Aspekte rund um die Schwerkraft und ihre Eigenschaften, die es wert sind, einem Kind erklärt zu werden:

1. Das Phänomen zieht alles an, stößt aber nie ab – das unterscheidet es von anderen physikalischen Phänomenen.
2. Es gibt keinen Nullindikator. Es ist unmöglich, eine Situation zu simulieren, in der kein Druck wirkt, dh die Schwerkraft nicht funktioniert.
3. Die Erde fällt mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 11,2 Kilometern pro Sekunde, bei Erreichen dieser Geschwindigkeit kann man die Anziehungskraft des Planeten gut verlassen.
4. Die Tatsache der Existenz von Gravitationswellen ist wissenschaftlich nicht bewiesen, dies ist nur eine Vermutung. Wenn sie jemals sichtbar werden, dann werden der Menschheit viele Geheimnisse des Kosmos im Zusammenhang mit der Interaktion von Körpern offenbart.

Nach der Theorie der grundlegenden Relativitätstheorie eines Wissenschaftlers wie Einstein ist die Schwerkraft eine Krümmung der grundlegenden Parameter der Existenz der materiellen Welt, die die Grundlage des Universums bildet.

Gravitation ist die gegenseitige Anziehung zweier Objekte. Die Kraft der Wechselwirkung hängt von der Schwerkraft der Körper und dem Abstand zwischen ihnen ab. Bisher wurden nicht alle Geheimnisse des Phänomens gelüftet, aber heute gibt es mehrere Dutzend Theorien, die das Konzept und seine Eigenschaften beschreiben.

Die Komplexität der untersuchten Objekte beeinflusst die Studienzeit. In den meisten Fällen wird einfach die Abhängigkeit von Masse und Entfernung genommen.

Wir leben auf der Erde, wir bewegen uns auf ihrer Oberfläche, als ob wir am Rand einer felsigen Klippe entlang kämen, die sich über einen bodenlosen Abgrund erhebt. An diesem Rand des Abgrunds werden wir nur durch das gehalten, was uns betrifft. die Schwerkraft der Erde; Wir fallen nicht von der Erdoberfläche, nur weil wir, wie man sagt, ein gewisses Gewicht haben. Wir würden sofort von dieser „Klippe“ fliegen und schnell in den Abgrund des Weltraums fliegen, wenn die Schwerkraft unseres Planeten plötzlich aufhören würde zu wirken. Wir würden endlos in den Abgründen des Weltalls herumrasen und weder oben noch unten kennen.

Fortbewegung der Erde

seine Bewegung auf der Erde auch wir sind es der Schwerkraft schuldig. Wir wandeln auf der Erde und überwinden ständig den Widerstand dieser Kraft und spüren ihre Wirkung wie eine schwere Last auf unseren Füßen. Diese „Last“ macht sich besonders beim Erklimmen eines Berges bemerkbar, wenn man sie schleppen muss, wie schwere Gewichte, die an den Füßen hängen. Es wirkt sich nicht weniger stark auf den Bergabstieg aus und zwingt uns, unsere Schritte zu beschleunigen. Überwindung der Schwerkraft bei der Bewegung auf der Erde. Diese Richtungen – „oben“ und „unten“ – werden uns nur durch die Schwerkraft angezeigt. An allen Punkten der Erdoberfläche ist es fast auf den Erdmittelpunkt gerichtet. Daher werden die Begriffe „unten“ und „oben“ für die sogenannten Antipoden, also Menschen, die auf diametral gegenüberliegenden Teilen der Erdoberfläche leben, diametral entgegengesetzt. Zum Beispiel zeigt die Richtung, die für die Einwohner von Moskau "unten" ist, für die Bewohner von Tierra del Fuego "oben". Richtungen, die für Menschen am Pol und am Äquator "nach unten" zeigen, bilden einen rechten Winkel; sie stehen senkrecht zueinander. Außerhalb der Erde nimmt die Schwerkraft ab, wenn man sich von ihr entfernt, da die Anziehungskraft abnimmt (die Anziehungskraft der Erde erstreckt sich wie die jedes anderen Weltkörpers unendlich weit im Weltraum) und die Zentrifugalkraft zunimmt , wodurch die Schwerkraft reduziert wird. Je höher wir also eine Last heben, zum Beispiel in einem Ballon, desto weniger wird diese Last wiegen.

Zentrifugalkraft der Erde

Aufgrund der täglichen Rotation, Zentrifugalkraft der Erde. Diese Kraft wirkt überall auf der Erdoberfläche senkrecht zur Erdachse und von ihr weg. Zentrifugalkraft klein im Vergleich zu Schwere. Am Äquator erreicht sie ihren größten Wert. Aber auch hier beträgt die Zentrifugalkraft nach Newtons Berechnungen nur 1/289 der Anziehungskraft. Je weiter nördlich vom Äquator, desto geringer die Zentrifugalkraft. Ganz am Pol ist es Null.
Die Wirkung der Zentrifugalkraft der Erde. In einiger Höhe Zentrifugalkraft wird so stark zunehmen, dass sie gleich der Anziehungskraft ist, und die Schwerkraft wird zuerst gleich Null, und dann wird sie mit zunehmender Entfernung von der Erde einen negativen Wert annehmen und wird gerichtet kontinuierlich zunehmen in entgegengesetzter Richtung zur Erde.

Schwere

Die resultierende Kraft aus der Anziehungskraft der Erde und der Zentrifugalkraft wird genannt Schwere. Die Gravitationskraft an allen Punkten der Erdoberfläche wäre gleich, wenn unsere Kugel perfekt genau und regelmäßig wäre, wenn ihre Masse überall die gleiche Dichte hätte und wenn schließlich keine tägliche Rotation um die Achse stattfinden würde. Da unsere Erde aber keine regelmäßige Kugel ist, nicht in allen Teilen aus Gestein gleicher Dichte besteht und sich ständig dreht, dann also Die Schwerkraft ist an jedem Punkt der Erdoberfläche etwas anders. Also an jedem Punkt der Erdoberfläche die Größe der Gravitationskraft hängt von der Größe der Zentrifugalkraft ab, die die Anziehungskraft reduziert, von der Dichte des Erdgesteins und der Entfernung vom Erdmittelpunkt. Je größer dieser Abstand ist, desto geringer ist die Schwerkraft. Am größten sind die Radien der Erde, die mit einem Ende gleichsam am Erdäquator anliegen. Am kleinsten sind die Radien, die an der Spitze des Nord- oder Südpols enden. Daher haben alle Körper am Äquator weniger Schwerkraft (weniger Gewicht) als am Pol. Es ist bekannt, dass Die Schwerkraft ist am Pol um 1/289 größer als am Äquator. Diesen Gewichtsunterschied der gleichen Körper am Äquator und am Pol findet man, indem man sie mit einer Federwaage wiegt. Wenn wir Körper auf einer Waage mit Gewichten wiegen, werden wir diesen Unterschied nicht bemerken. Die Waage zeigt sowohl am Pol als auch am Äquator das gleiche Gewicht an; die Gewichte werden natürlich ebenso wie die Körper, die gewogen werden, ihr Gewicht ändern.
Federwaagen zur Messung der Schwerkraft am Äquator und am Pol. Nehmen wir an, ein Schiff mit Fracht wiegt in den Polarregionen in Polnähe etwa 289.000 Tonnen. Bei der Ankunft in äquatornahen Häfen wiegt ein Schiff mit Fracht nur etwa 288.000 Tonnen. So verlor das Schiff am Äquator etwa tausend Tonnen an Gewicht. Alle Körper werden nur dadurch auf der Erdoberfläche gehalten, dass die Schwerkraft auf sie wirkt. Morgens, wenn Sie aus dem Bett steigen, können Sie Ihre Füße nur auf den Boden senken, weil diese Kraft sie nach unten zieht.

Schwerkraft im Inneren der Erde

Mal sehen, wie es sich ändert Schwerkraft im Inneren der Erde. Wenn wir tiefer in die Erde vordringen, nimmt die Schwerkraft bis zu einer bestimmten Tiefe kontinuierlich zu. In einer Tiefe von etwa tausend Kilometern wird die Schwerkraft einen maximalen (größten) Wert haben und im Vergleich zu ihrem Durchschnittswert an der Erdoberfläche (9,81 m / s) um etwa fünf Prozent zunehmen. Bei weiterer Vertiefung wird die Schwerkraft kontinuierlich abnehmen und im Erdmittelpunkt gleich Null sein.

Annahmen zur Rotation der Erde

Unser Erde dreht sich macht in 24 Stunden eine komplette Umdrehung um seine Achse. Die Zentrifugalkraft nimmt bekanntlich proportional zum Quadrat der Winkelgeschwindigkeit zu. Beschleunigt also die Erde ihre Drehung um ihre Achse 17-mal, so erhöht sich die Zentrifugalkraft 17-mal zum Quadrat, also 289-mal. Unter normalen Bedingungen, wie oben erwähnt, beträgt die Zentrifugalkraft am Äquator 1/289 der Schwerkraft. Mit Steigerung Das 17-fache der Anziehungskraft und der Zentrifugalkraft werden gleichgesetzt. Die Schwerkraft - die Resultierende dieser beiden Kräfte - wird bei einer solchen Erhöhung der Geschwindigkeit der axialen Rotation der Erde gleich Null sein.
Der Wert der Zentrifugalkraft während der Rotation der Erde. Diese Rotationsgeschwindigkeit der Erde um ihre eigene Achse wird als kritisch bezeichnet, da bei einer solchen Rotationsgeschwindigkeit unseres Planeten alle Körper am Äquator an Gewicht verlieren würden. Die Dauer des Tages beträgt in diesem kritischen Fall ungefähr 1 Stunde und 25 Minuten. Bei weiterer Beschleunigung der Erdrotation verlieren zunächst alle Körper (vor allem am Äquator) an Gewicht, werden dann durch die Zentrifugalkraft ins All geschleudert und die Erde selbst durch dieselbe Kraft auseinandergerissen. Unsere Schlussfolgerung wäre richtig, wenn die Erde ein absolut starrer Körper wäre und bei Beschleunigung ihrer Rotationsbewegung ihre Form nicht ändern würde, mit anderen Worten, wenn der Radius des Erdäquators seinen Wert behalten würde. Aber es ist bekannt, dass mit der Beschleunigung der Erdrotation ihre Oberfläche eine gewisse Verformung erfahren muss: Sie wird in Richtung der Pole schrumpfen und sich in Richtung des Äquators ausdehnen; es wird ein immer flacheres Aussehen annehmen. Die Länge des Radius des Erdäquators beginnt dann zuzunehmen und erhöht dadurch die Zentrifugalkraft. Somit werden die Körper am Äquator ihr Gewicht verlieren, bevor sich die Rotationsgeschwindigkeit der Erde um das 17-fache erhöht, und die Katastrophe mit der Erde wird kommen, bevor der Tag seine Dauer auf 1 Stunde und 25 Minuten verkürzt. Mit anderen Worten, die kritische Geschwindigkeit der Erdrotation wird etwas geringer und die maximale Tageslänge etwas länger. Stellen Sie sich im Geiste vor, dass sich die Geschwindigkeit der Erdrotation aus unbekannten Gründen der kritischen nähern wird. Was wird dann aus den Bewohnern der Erde? Zunächst einmal wird ein Tag überall auf der Erde zum Beispiel ungefähr zwei oder drei Stunden dauern. Tag und Nacht werden sich kaleidoskopisch schnell ändern. Die Sonne bewegt sich wie in einem Planetarium sehr schnell über den Himmel, und sobald Sie aufwachen und sich waschen, verschwindet sie bereits hinter dem Horizont, und die Nacht wird sie ersetzen. Die Menschen werden nicht mehr genau in der Zeit navigieren. Niemand wird wissen, welcher Tag des Monats es ist und welcher Wochentag es ist. Das normale menschliche Leben wird desorganisiert. Pendeluhren werden langsamer und bleiben dann überall stehen. Sie gehen, weil die Schwerkraft auf sie wirkt. Tatsächlich ist es in unserem täglichen Leben, wenn die "Wanderer" anfangen, hinterherzuhinken oder zu hetzen, notwendig, ihr Pendel zu verkürzen oder zu verlängern oder sogar ein zusätzliches Gewicht an das Pendel zu hängen. Körper am Äquator verlieren an Gewicht. Unter diesen imaginären Bedingungen wird es einfach sein, sehr schwere Körper zu heben. Es wird nicht schwierig sein, ein Pferd oder einen Elefanten zu schultern oder sogar ein ganzes Haus anzuheben. Die Vögel verlieren ihre Fähigkeit zu landen. Hier kreist ein Spatzenschwarm über einem Wassertrog. Sie zwitschern laut, können aber nicht absteigen. Eine von ihm geworfene Handvoll Getreide würde in einzelnen Körnern über der Erde hängen. Ferner nähert sich die Rotationsgeschwindigkeit der Erde immer mehr der kritischen. Unser Planet ist stark deformiert und nimmt ein zunehmend abgeflachtes Aussehen an. Es wird mit einem sich schnell drehenden Karussell verglichen und droht seine Bewohner abzuwerfen. Die Flüsse werden dann aufhören zu fließen. Sie werden lange stehende Sümpfe sein. Riesige Ozeanschiffe werden mit ihrem Boden die Wasseroberfläche kaum berühren, U-Boote werden nicht in die Meerestiefen eintauchen können, Fische und Meerestiere werden auf der Oberfläche der Meere und Ozeane schwimmen, sie werden sich nicht mehr verstecken können in den Tiefen des Meeres. Matrosen werden nicht mehr ankern können, ihnen werden die Ruder ihrer Schiffe nicht mehr gehören, große und kleine Schiffe werden reglos dastehen. Hier ist ein weiteres imaginäres Bild. Personenzug steht am Bahnhof. Es wurde bereits gepfiffen; der Zug muss abfahren. Der Maschinist hat alle von ihm abhängigen Maßnahmen getroffen. Der Heizer wirft großzügig Kohle in den Hochofen. Große Funken sprühen aus dem Schornstein einer Dampflok. Die Räder drehen sich verzweifelt. Aber die Lokomotive steht still. Seine Räder berühren die Schienen nicht und es gibt keine Reibung zwischen ihnen. Es wird der Moment kommen, in dem die Menschen nicht mehr auf den Boden gehen können; Sie werden wie Fliegen an der Decke kleben. Lass die Rotationsgeschwindigkeit der Erde weiter zunehmen. Die Zentrifugalkraft wird der Anziehungskraft immer mehr in ihrer Größe überlegen... Dann werden Menschen, Tiere, Hausrat, Häuser, alle Gegenstände auf der Erde, ihre gesamte Tierwelt in den Weltenraum geschleudert. Der australische Kontinent wird sich von der Erde lösen und wie eine kolossale schwarze Wolke im Weltraum hängen. Afrika wird in die Tiefen des stillen Abgrunds fliegen, weg von der Erde. Das Wasser des Indischen Ozeans wird sich in eine Vielzahl kugelförmiger Tropfen verwandeln und auch in grenzenlose Entfernungen fliegen. Das Mittelmeer, das noch keine Zeit hatte, sich in riesige Tropfenansammlungen zu verwandeln, wird sich mit seiner gesamten Wasserdicke vom Boden lösen, entlang dem es möglich sein wird, frei von Neapel nach Algier zu gelangen. Schließlich wird die Rotationsgeschwindigkeit so stark zunehmen, die Zentrifugalkraft wird so stark zunehmen, dass die ganze Erde auseinandergerissen wird. Dies kann jedoch auch nicht passieren. Die Geschwindigkeit der Erdrotation nimmt, wie oben gesagt, nicht zu, sondern nimmt im Gegenteil sogar ein wenig ab - sie ist jedoch so gering, dass, wie wir bereits wissen, in 50.000 Jahren die Tagesdauer zunimmt um nur eine Sekunde. Mit anderen Worten, die Erde dreht sich jetzt mit einer solchen Geschwindigkeit, die notwendig ist, damit die Flora und Fauna unseres Planeten viele Jahrtausende lang unter den kalorischen, lebensspendenden Strahlen der Sonne gedeihen kann.

Reibwert

Mal sehen was nun Reibung zählt und was würde passieren, wenn es nicht da wäre. Wie Sie wissen, ist Reibung schädlich für unsere Kleidung: Mäntel verschleißen zuerst die Ärmel und Stiefel die Sohlen, da die Ärmel und Sohlen am stärksten der Reibung ausgesetzt sind. Aber stellen Sie sich für einen Moment vor, die Oberfläche unseres Planeten wäre sozusagen gut poliert, vollkommen glatt, und die Möglichkeit einer Reibung wäre ausgeschlossen. Könnten wir auf einer solchen Oberfläche gehen? Natürlich nicht. Jeder weiß, dass es selbst auf Eis und auf einem aufgescheuerten Boden sehr schwierig ist zu gehen und man aufpassen muss, nicht zu stürzen. Aber die Oberfläche des Eises und der geriebene Boden haben immer noch etwas Reibung.
Reibungskraft auf Eis. Wenn die Reibungskraft auf der Erdoberfläche verschwinden würde, würde auf unserem Planeten für immer ein unbeschreibliches Chaos herrschen. Wenn es keine Reibung gibt, wird das Meer für immer toben und der Sturm wird niemals nachlassen. Sandtornados werden nicht aufhören, über der Erde zu hängen, und der Wind wird ständig wehen. Die melodischen Klänge von Klavier, Geige und das schreckliche Brüllen von Raubtieren vermischen sich und breiten sich endlos in der Luft aus. Ohne Reibung würde ein Körper in Bewegung niemals anhalten. Auf einer absolut glatten Erdoberfläche würden sich verschiedene Körper und Objekte in den unterschiedlichsten Richtungen ewig vermischen. Lächerlich und tragisch wäre die Welt der Erde, wenn es keine Reibung und Anziehungskraft der Erde gäbe.