Newtons Gesetz der universellen Gravitation
Dieses Gesetz besagt, dass jedes Teilchen jedes andere Teilchen im Universum mit einer Kraft anzieht, die direkt proportional zum Produkt ihrer Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihren Zentren ist. Die Formel lautet [latex]F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}[/latex], wobei [latex]G[/latex] die Gravitationskonstante ist. Sie vereinigt irdische und himmlische mechanics.
Newton’s law of universal gravitation was a landmark achievement, also published in his *Principia Mathematica*. It proposed a single, universal principle to explain both the falling of an apple on Earth and the orbits of the planets around the Sun, unifying terrestrial and celestial mechanics for the first time.
Das Gesetz wird durch die Gleichung [latex]F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}[/latex] ausgedrückt. In dieser Gleichung stecken mehrere tiefgreifende Konzepte. Die Kraft ist proportional zum Produkt der beiden Massen ([latex]m_1[/latex] und [latex]m_2[/latex]), was bedeutet, dass die Schwerkraft eine Eigenschaft der Masse selbst ist. Die Kraft folgt einem Gesetz des umgekehrten Quadrats, d. h. sie nimmt mit dem Quadrat des Abstands [latex]r[/latex] zwischen den Objekten ab. Diese mathematische Form war entscheidend für die korrekte Ableitung der Keplerschen Gesetze der Planetenbewegung. Die Kraft ist immer anziehend und wirkt entlang der Linie, die die Mittelpunkte der beiden Körper verbindet. Die Proportionalitätskonstante [latex]G[/latex] ist die universelle Gravitationskonstante, eine grundlegende Naturkonstante, deren Wert experimentell bestimmt werden muss. Henry Cavendish hat sie 1798 erstmals genau gemessen.
Newtons Theorie war unglaublich erfolgreich: Sie ermöglichte präzise Vorhersagen über die Positionen der Planeten, erklärte die Gezeiten der Ozeane als Folge der Anziehungskraft von Mond und Sonne und führte sogar zur Entdeckung des Neptun durch seine gravitativen Störungen auf der Umlaufbahn des Uranus.
Trotz ihres Erfolgs hatte die Theorie konzeptionelle Schwierigkeiten, wie z. B. die Idee der ‘Fernwirkung’, d. h. die Frage, wie die Schwerkraft im leeren Raum unmittelbar wirken kann. Außerdem konnte sie die Präzession der Merkurbahn nicht perfekt erklären. Diese Probleme wurden schließlich durch Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie gelöst, die die Schwerkraft nicht als eine Kraft, sondern als die durch Masse und Energie verursachte Krümmung der Raumzeit beschreibt. Nichtsdestotrotz ist das Newtonsche Gesetz nach wie vor eine hervorragende und sehr genaue Annäherung für fast alle praktischen Anwendungen.
UNESCO Nomenclature: 2211
- Physik
Typ
Physikalisches Gesetz
Verwendung
Weitverbreitete Verwendung
Vorläufer
- Die Keplerschen Gesetze der Planetenbewegung
- Galileis Arbeit über fallende Körper
- Robert Hookes Vorschläge für ein Gesetz des umgekehrten Quadrats
- Kopernikanischer Heliozentrismus
Anwendungen
- Berechnung von Satelliten- und Planetenbahnen
- Gezeitenvorhersage
- Planung von Weltraumerkundungsmissionen (z. B. Schwerkraftunterstützungsmanöver)
- geophysikalische Prospektion von Mineralvorkommen
- Vorhersage der Existenz von Planeten (z. B. Neptun)
Potenzielle Innovationsideen
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