Die Gravitation oder auch Schwerkraft beschreibt die Anziehungskraft zweier Massen aufeinander. Auf der Erde kann man die Gewichtskraft eines Körpers mit der Formel: F = m*g, also Gewichtskraft = Masse * Erdbeschleunigung (9,81 m/s²). Neben der starken Schwerkraft, der schwachen Kernkraft und der elektromagnetischen Wechselwirkung ist die Gravitation eine der Grundkräfte der Physik.In vielen Bereichen der Physik spielt die Gewichtskraft eine große Rolle. Isaac Newton, einer der bekanntesten Physikern aller Zeiten, lebte von 1642 bis 1726 und sprach in seinen newtonschen Gesetzen die Wichtigkeit der Gravitation an. Die Gesetze besagen, dass ein Körper so lange in seiner Bewegung bleibt, bis eine Kraft andere Kraft auf ihn wirkt. Deswegen fallen zum Beispiel Gegenstände auf der Erde nach unten, die Gravitation der Erde zieht diese Gegenstände an. Ein weiteres Gesetz ist, das auf beide Körper die sich anziehen dieselbe Kraft wirkt. Auf der Erde merken wir das nicht, da die Kraft die ein Gegenstand auf die Erde ausübt verhältnismäßig klein ist. Der Begriff der Schwerelosigkeit stimmt so nicht, man benutzt es umgangssprachlich für einen Zustand, bei dem keine große Masse vorhanden ist. Und im dritten Gesetz hat Newton die Formel F = a * m, für die Kraft aufgestellt. Die Einheit der Kraft, die aus den SI- Einheiten kg*m/s² besteht, wurde nach ihm benannt.

Durch die Gravitation bewegen sich Planeten auf einer Kreisbahn um die Sonne.

Durch die Gravitation bewegen sich Planeten auf einer Kreisbahn um die Sonne.

In der Astrophysik hat die Gravitation auch einen großen Stellenwert. Durch die Gravitation bewegen sich Planeten auf einer Kreisbahn um die Sonne. Die Masse der Sonne ist wesentlich größer als die der restlichen Planeten, deswegen ist die Gravitation höher. Die Zentrifugalkraft schwächt aufgrund der Erdrotation die Anziehungskraft. Die Zentrifugalkraft zieht Gegenstände von der Erde weg, sie ist aber viel kleiner als die Gravitationskraft. Dabei ist sie wie eine Tangente zur Erde ausgerichtet. An den Polen ist die Zentrifugalkraft sogar gar nicht vorhanden. Man spricht auch von einer Scheinkraft. Das Gegenstück zur Zentrifugalkraft ist die Zentripetalkraft. Die Zentripetalkraft ist bei einer Kreisbewegung zum Mittelpunkt des Kreises ausgerichtet, also genau um 90° zur Zentrifugalkraft verschoben. Die Formel der Zentripetalkraft lautet: F = m * v²/ r.

Die wichtigste Konstante bei der Gravitation ist die Gravitationskonstante, die in Deutschland etwa 9,81m/s² beträgt. Um die Anwendung der genannten Kräfte zu verdeutlichen folgen Beispiele:

Gegeben sei ein Auto mit der Masse m = 1t, das mit einer Geschwindigkeit von v = 72 km/h durch eine Kurve mit dem Radius r = 20m fährt. Wie groß ist die Gewichtskraft des Autos?

Rechnung: F = m * g = 1000kg * 9,81m/s² = 9810 N = 9,81 kN

Wie groß ist die Zentripetalkraft, wenn das Auto durch die Kurve fährt?

Rechnung: F = m * v²/r = 1000kg * (20m/s)²/ 20m = 20000 N = 20 kN

Bei den Rechnungen sind die Einheiten zu beachten, man muss immer mit den SI- Einheiten rechnen.