Was ist Schwerkraft?

Was ist Schwerkraft?#

Lass einen Ball los, und er fällt. Wirf ihn hoch, und er kommt zurück. Das ist die Schwerkraft, eine Kraft ohne Berührung, die Gegenstände zueinander zieht. Man kann sie nicht sehen, aber man spürt sie ständig: wenn du eine schwere Tasche trägst, eine Treppe hinaufsteigst oder vom Sprungbrett ins Wasser fällst.

Alles, was Masse hat, hat auch Schwerkraft, sogar du und ein Bleistift. Aber der Zug ist nur stark, wenn etwas riesig ist, wie ein Planet oder ein Stern. Die Erde ist so massereich, dass ihre Schwerkraft alles zu ihrem Mittelpunkt zieht. Deshalb empfinden Menschen in Australien, Nigeria und Deutschland „unten“ als in Richtung Boden, obwohl sie auf verschiedenen Seiten des Planeten stehen. Niemand fällt von der Erde herunter.

Wovon hängt die Schwerkraft ab?#

Isaac Newton beschrieb die Schwerkraft in den 1680er-Jahren mathematisch. Er fand zwei Regeln:

• Mehr Masse, mehr Zug. Je mehr Masse ein Körper hat, desto stärker zieht er. Der Mond hat viel weniger Masse als die Erde, deshalb ist seine Schwerkraft schwächer.
• Mehr Abstand, weniger Zug. Je weiter zwei Körper voneinander entfernt sind, desto schwächer ziehen sie sich an. Bei doppeltem Abstand ist die Anziehung nur noch ein Viertel so stark.

Die berühmte Geschichte erzählt, ein fallender Apfel habe Newton zum Nachdenken gebracht, aber es gibt keinen Beleg dafür, dass er ihm je auf den Kopf gefallen ist.

Schwerkraft im Weltall#

Schwerkraft hält auch das Weltall zusammen. Die Schwerkraft der Sonne hält die Planeten des Sonnensystems auf ihren Bahnen. Die Schwerkraft der Erde lässt den Mond um uns kreisen. Stell dir vor, du schwingst einen Ball an einer Schnur um deinen Kopf: Die Schnur zieht ihn nach innen und hält ihn auf der Kreisbahn. Die Schwerkraft ist wie eine unsichtbare Schnur.

Umgekehrt zieht auch der Mond an der Erde. Das sieht man an den Gezeiten: Das Wasser der Meere wird ein wenig zum Mond hin gezogen, und so entstehen Ebbe und Flut.

Schwerkraft, Masse und Gewicht#

Der Zug der Schwerkraft auf dich ist deine Gewichtskraft, gemessen in Newton. Deine Masse, die Menge an Stoff, aus dem du bestehst, bleibt überall gleich. Mehr dazu bei Masse und Gewicht.

Wie viel würde eine Waage für ein Kind anzeigen, das auf der Erde 30 kg wiegt, wenn man sie auf andere Himmelskörper mitnimmt?

Die Masse des Kindes ist überall 30 kg. Nur der Zug der Schwerkraft ändert sich. Auf dem Mond könntest du deshalb etwa sechsmal so hoch springen wie auf der Erde.

Wie schnell fallen Dinge?#

Ohne Luft fallen alle Dinge gleich schnell, egal wie schwer sie sind. Das untersuchte schon Galileo Galilei um 1600. Auf der Erde werden fallende Dinge mit jeder Sekunde etwa 10 Meter pro Sekunde schneller (genauer: 9,81 m/s²). Dass eine Feder trotzdem langsamer fällt als ein Stein, liegt am Luftwiderstand: Die Luft bremst leichte, ausgebreitete Dinge stärker.

Teste dich selbst. Die Lösungen stehen darunter.

1. Warum kommt ein hochgeworfener Ball wieder herunter?
2. Was landet in einem Zimmer zuerst: ein flaches Blatt Papier oder ein zerknülltes?
3. Eine Astronautin hat auf der Erde eine Masse von 60 kg. Wie groß ist ihre Masse auf dem Mond?
4. Was hält die Erde auf ihrer Bahn um die Sonne?
5. Gibt es in der Raumstation Schwerkraft?

Lösungen: 1) Die Schwerkraft der Erde zieht ihn zurück. 2) Das zerknüllte, weil die Luft es weniger bremst. 3) Immer noch 60 kg. Nur ihr Gewicht ist kleiner. 4) Die Schwerkraft der Sonne. 5) Ja, sogar ziemlich viel. Die Astronauten schweben nur, weil sie zusammen mit der Station ständig um die Erde fallen.

Lass danach zwei Kugeln mit verschiedenem Gewicht gleichzeitig fallen, zum Beispiel einen Tischtennisball und eine Murmel. Landen sie zusammen? Probiere danach weitere Physik-Aktivitäten aus.