41 13 Newton und der Apfel Der springende Punkt an der Sache ist, dass sowohl der fallende Apfel als auch der kreisende Mond mit der Gravitationskraft der Erde erklärt werden kann. Wenn aber jedes Objekt im Universum jedes andere Objekt anzieht, warum klebst du dann zum Beispiel nicht an deiner Nachbarin fest? Es müsste dann doch auch zwischen euch eine Gravitationskraft geben! Dass ihr nicht aneinander klebt liegt daran, dass die Stärke der Gravitationskraft vom Abstand und von der Masse abhängt. Deine Nachbarin ist vieeel leichter als die Erde und zieht dich daher etwa eine Milliarde Mal schwächer an (B 13.14) – im Alltag ist das nicht zu bemerken! Die Gravitationsmonster im Universum sind Schwarze Löcher. Es handelt sich dabei um unfassbar dichte Materie. Aufgrund ihrer hohen Masse und Dichte wird die Gravitationskraft so stark, dass nicht einmal das Licht entkommen kann. Deshalb sind Schwarze Löcher wirklich schwarz und nicht direkt zu sehen, sondern immer nur im Kontrast mit der Umgebung (B 13.15). B 13.15 Illustration eines Schwarzen Lochs mit einem saturnähnlichen Ring. Weil die Lichtstrahlen gewissermaßen „verbogen“ werden, erscheint der Ring stark verzerrt. Das Schwarze Loch selbst im Inneren ist nicht zu sehen. 400 N 0,0000004 N 0,0000004 N 400 N B 13.14 Eine Person mit 40 kg wird von der Erde mit 400 N angezogen, von einer gleich schweren Sitznachbarin im Abstand von 0,5 m aber mit nur 0,0000004 N. Diese Kraft ist eine Milliarde Mal schwächer! Nicht nur die Erde zieht Objekte an. Jede Masse zieht jede andere Masse an! Diese Entdeckung machte Isaac Newton um etwa 1690. Man spricht allgemein von der Gravitationskraft! Und hier kommt die Geschichte mit Newton und dem Apfel ins Spiel – obwohl sie wahrscheinlich bloß gut erfunden ist. Angeblich fiel Newton ein Apfel auf den Kopf, als er gerade den Mond betrachtete. Und er fragte sich, warum der Apfel auf die Erde fällt, der Mond jedoch nicht. Weil er ein großer Physiker war, konnte er sich die Sache selbst erklären. Wenn du auf einem hohen Berg stehst und zum Beispiel einen Apfel mit Mordstempo waagrecht wirfst, dann fliegt er umso weiter, je schärfer du schießt (B 13.12 a bis d). Bei einem bestimmten Tempo, nämlich bei 7900 m/s, passiert es aber: Der Apfel fliegt immer exakt im selben Abstand zur Erdoberfläche und beschreibt eine Kreisbahn um die ganze Erde (e). Der Apfel ist jetzt gewissermaßen ein Satellit. B 13.13 Zwei Äpfel im freien Fall: In Fall a wirkt die Kraft in Bewegungsrichtung, in Fall b immer exakt unter 90° dazu. Sowohl der „Baumapfel“ (B 13.13 a) als auch der „Satellitenapfel“ (b) befinden sich im freien Fall. Im Fall a zeigt die Gravitationskraft in Bewegungsrichtung, in Fall b immer exakt quer dazu und dreht daher nur den Geschwindigkeitspfeil, ohne aber seine Länge zu verändern. Es ist ganz genauso wie in B 12.44 (S. 32). Beim Mond verhält es sich ganz genauso, wie in Fall b – nur dass der Mond viel weiter von der Erde entfernt ist. B 13.12 Das ist eine Originalzeichnung Newtons: Je schneller man etwas wirft, desto weiter fliegt es. Bei 7900 km/s beschreibt es eine volle Kreisbahn. Kraftrichtung Bewegungsrichtung a b Kurz zusammengefasst Die Gewichtskraft gibt an, wie stark ein Objekt von der Erde angezogen wird. Sie wird, wie jede Kraft, in der Einheit Newton (N) angegeben. Eine Masse von 100 g wird zum Beispiel von der Erde mit der Kraft von 1 N angezogen. Die Gewichtskraft der Objekte auf der Erde ist gewissermaßen ein Spezialfall der allmeinen Gravitationskraft, die zwischen allen Objekten im Universum wirkt. Sie ist vom Abstand und von der Masse der Objekte abhängig. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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