Was ist Schwerkraft?
Schwerkraft ist eine anziehende Kraft zwischen zwei Massen. Die Erde zieht Objekte mit einer Beschleunigung von:
| Ort | g (N/kg) |
|---|---|
| Erde | ≈ 10 |
| Mond | ≈ 1,6 |
| Mars | ≈ 3,7 |
Masse und Gewichtskraft
| Eigenschaft | Masse | Gewichtskraft |
|---|---|---|
| Definition | Menge an Materie | Kraft der Schwerkraft |
| Symbol | m | W oder G |
| Einheit | kg | N (Newton) |
| Ändert sich mit Ort? | Nein | Ja |
Eine Person wiegt 60 kg auf der Erde. Wie schwer ist sie auf dem Mond?
(Auf der Erde wäre Gewichtskraft = 60 × 10 = 600 N)
Freier Fall
Im freien Fall beschleunigen alle Objekte mit g — unabhängig von ihrer Masse (wenn kein Luftwiderstand).
Galileo zeigte dies durch das berühmte Experiment: Eine Feder und ein Hammer fallen im Vakuum gleich schnell.
Umlaufbahnen
Objekte in Umlaufbahn fallen ständig Richtung Erde, aber ihre Vorwärtsbewegung ist so schnell, dass sie die Erdkrümmung verfehlen — sie sind in einem ständigen freien Fall.
Praxisbezug: Satelliten und Umlaufbahnen
Die Internationale Raumstation (ISS) umkreist die Erde in ca. 400 km Höhe. In dieser Höhe beträgt N/kg – die Schwerkraft ist noch fast so stark wie auf der Erdoberfläche. Astronauten erleben Schwerelosigkeit nicht, weil keine Schwerkraft wirkt, sondern weil sie sich im freien Fall befinden: Sie fallen ständig in Richtung Erde, aber ihre horizontale Geschwindigkeit (ca. 7.700 m/s) ist so groß, dass sie die Erdkrümmung „verfehlen". Das ist das Prinzip des Umlaufbahn-freien Falls.
Praxisbezug: Gewichtheben und Mondsport
Ein Olympia-Gewichtheber kann auf der Erde 200 kg heben ( N). Auf dem Mond (g = 1,6 N/kg) würde dieselbe Stange nur N wiegen. Die Masse bleibt 200 kg – aber die Gewichtskraft ist dort sechsmal geringer. Wenn man auf dem Mond leben würde, könnten Menschen problemlos 600 kg (erdgewichtig) auf die Schulter nehmen. Sportwissenschaftler und Raumfahrtplaner rechnen mit diesen Unterschieden für Training in der Schwerelosigkeit.
Praxisbezug: Gezeiteneffekte auf der Erde
Die Gezeiten (Ebbe und Flut) entstehen durch die Schwerkraft des Mondes auf die Erde und ihr Wasser. Der Mond zieht das Wasser auf seiner Seite stärker an als die Erdkruste, was eine Meereserhebung (Flut) erzeugt. Gleichzeitig entsteht auf der abgewandten Seite durch Trägheitseffekte ebenfalls Flut – deshalb gibt es zwei Flutperioden täglich. Gezeitenenergie (Meeresströmungen durch Gezeitenhöhenunterschiede) wird in Gezeitenkraftwerken genutzt.
Übungsaufgaben
Eine 5-kg-Kugel liegt auf dem Tisch. Berechne ihre Gewichtskraft auf der Erde (g = 10 N/kg).
Antwort anzeigen
Wenn ein Astronaut auf dem Mond 96 N wiegt, wie hoch ist seine Gewichtskraft auf der Erde? (g_Mond = 1,6 N/kg, g_Erde = 10 N/kg)