Die Sendung mit der Maus für Schwerkraft

[mekakic]

Es hat mir gestern jemand was erklärt und ich hab dazu eine Frage, weil wir beide ziemlich beeinträchtigt waren und den ganzen Abend schon mit Halbwissen um sich geworfen wurde. Es ging um Schwerkraft und das dies in dem Sinne keine Kraft ist, d.h. es gibt da keine Teilchen oder Wellen oder so die irgendwas anziehen, man beobahctet nur das Wirken. Dazu wirkt Gravitation schneller als Licht was für die spezielle Relativitätstheorie auch mal blöd war.

Das Wirken von Schwerkraft kommt aber daher, dass der Raum von großer Masse gekrümmt wird und das Wirken der Schwerkraft dann im Prinzip die Beobachtung ist, wie Masse den kürzeren Weg im gekrümmten Raum nimmt und die Projektion in unsere 3dimensionale Beobachtung dann diesen Weg darstellt.

Also die Erde dreht sich um die Sonne weil dies der kürzeste/einfachste Weg ist? Aber kürzer als was? Kürzer als direkt in die Sonne zu stürzen? Kürzer als stehen zu bleiben?

Ist das der gleiche Grund warum auf der Erde die Tasse zum Boden fällt? Ist der Weg kürzer/einfacher als einfach in der Luft stehen zu bleiben?

Welchen Grund spielt dabei aber dann die Rotation um die eigene Achse bei der Erde oder anderen Objekten? Irgendwo hab ich auch mal gehört, dass dies eigentlich die Bedingung für Gravitation ist also ohne Drehung um die eigene Achse die Erde keine oder viel weniger Schwerkraft ausüben würde, aber wie passt das mit der Erklärung "Masse krümmt den Raum und schafft damit den Weg für das Wirken der Schwerkraft" zusammen, irgendwas passt da doch nicht oder fehlt zumindest was?

In welchen Punkten ist das alles falsch oder wie würde man das richtig erzählen?

[#44]

Dazu wirkt Gravitation schneller als Licht was für die spezielle Relativitätstheorie auch mal blöd war.
Hier (http://chaosradio.ccc.de/cre147.html) wurde afair erklärt, dass sich die Krümmung des Raumes auch "nur" mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet.
Hier (http://www.astronews.com/frag/antworten/1/frage1972.html) steht es auch nochmal.

€: Und hier (http://www.pm-magazin.de/de/wissensnews/wn_id218.htm) steht was ganz anderes :usad:

€2: Der letzte Absatz hier (http://de.wikipedia.org/wiki/Gravitation#Allgemeine_Relativit.C3.A4tstheorie) bestätigt es meinem Verständnis nach aber wieder...

[BBB]

Hier (http://chaosradio.ccc.de/cre147.html) wurde afair erklärt, dass sich die Krümmung des Raumes auch "nur" mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet.
Hier (http://www.astronews.com/frag/antworten/1/frage1972.html) steht es auch nochmal.Muss auch so sein, ansonsten könnte man nämlich so Informationen mit Überlichtgeschwindigkeit übertragen und das geht nicht.

Irgendwo hab ich auch mal gehört, dass dies eigentlich die Bedingung für Gravitation ist also ohne Drehung um die eigene Achse die Erde keine oder viel weniger Schwerkraft ausüben würde

Das stimmt nicht, die Gravitation bleibt gleich egal ob sich die Erde oder die Sonne drehen oder nicht.

[Plutos]

Dafür reicht doch die klassische Mechanik völlig aus...die Erde bewegt sich in diesem Abstand mit dieser Geschwindigkeit um die Sonne, weil damit alle Kräfte im Gleichgewicht sind.

Die Tasse fällt zu Boden, weil die angreifenden Kräfte nicht im Gleichgewicht sind...liegt die Tasse zerschmettert auf dem Boden, herrscht wieder ein Gleichgewicht. Oder gehen wir hier von einer relativistischen Tasse aus ;)?



http://www.abload.de/img/usa_sm40faw5qf6coa.gif

[ShadowXX]

€: Und hier (http://www.pm-magazin.de/de/wissensnews/wn_id218.htm) steht was ganz anderes :usad:

Da wird aber von einen falschen Ansatz ausgegangen, nämlich dem das Schwerkraft sowas wie ne Strahlung bzw. ein Teilchen ist.
Die Schwerkraft krümmt aber den Raum und "strahlt" nicht durch die Gegend.

Am besten kann man sich das als 2D Simulation vorstellen, wo der Raum ein Bettlaken ist und in der Mitte ein Medizinball die Sonne darstellt....dieser Medizinball verursacht jetzt eine Delle im Laken (das ganze ist quasi wie ein Trichter).
Und innerhalb dieser Delle laufen jetzt die Planeten....da sieht man dann, das die Schwerkraft kein Teilchen ist, sondern das die Planeten (und das andere Zeug) einfach dadurch auf Bahn gehalten werden das Sie innerhalb dieser Delle (bzw. dem Trichter) laufen (und nur deshalb nicht in Richtung Sonne stürzen weil Sie ne Eigengeschwindigkeit haben...dadurch entsteht dann die Rotation um die Sonne).

Das Video hier stellt das ganz gut visualisiert da: http://www.youtube.com/watch?v=7Bp4AV_fQIY&feature=related

Da begreift man dann auch warum Gravitation sich nicht extra ausbreiten muss, Sie ist schon überall da.

[Exec]

Die Tasse fällt zu Boden, weil die angreifenden Kräfte nicht im Gleichgewicht sind...liegt die Tasse zerschmettert auf dem Boden, herrscht wieder ein Gleichgewicht. Oder gehen wir hier von einer relativistischen Tasse aus ;)?


Die Bruchstücke der Tasse haben Masse und somit durch die Schwerkraft ein Gewicht. Die Anziehung der Erde wirkt noch immer, jedoch ist die Gravitation viel schwächer als die elektromagnetische Wechselwirkung.

http://de.wikipedia.org/wiki/Grundkräfte_der_Physik

Ausserdem wird nach dem Elementarteilchen das Graviton gesucht.
http://de.wikipedia.org/wiki/Graviton

[Nevermore4ever]

Es ging um Schwerkraft und das dies in dem Sinne keine Kraft ist, d.h. es gibt da keine Teilchen oder Wellen oder so die irgendwas anziehen, man beobahctet nur das Wirken.

Ich bin auch kein Physiker, aber ein paar Sachen weiß ich doch: Die Gravitation ist eine der Fundamentalkräfte der Physik. Den Wirkungsbereich der Gravitation stellt man sich als Gravitationsfeld vor und stellt es grafisch entsprechend dar (ähnlich wie elektrische oder magnetische Felder). Deshalb verliert ein Teilchen mit Masse potentielle Energie bei Bewegung in Feldrichtung, gewinnt aber welche, wenn es gegen das Feld bewegt wird.

Genauso funktioniert das bei Teilchen mit Ladung in einem elektrischen Feld. Als Überträger der elektromagnetischen Wechselwirkung (auch eine Fundamentalkraft) gilt heute das Photon. Da die Analogie zwischen den beiden genannten Fundamentalkräften ansonsten so gut funktioniert, geht man davon aus, dass es auch ein Überträgerteilchen für die Gravitation gibt, das Graviton. Allerdings konnte dieses noch nicht nachgewiesen werden.

Dazu wirkt Gravitation schneller als Licht was für die spezielle Relativitätstheorie auch mal blöd war.

Nein, tut sie nicht. Bestimmte astronomische Phänomene erzeugen z. B. auch Gravitationswellen (quasi ein in Längsrichtung dauernd inhomogenes Gravitationsfeld), die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, und es werden Instrumente speziell dazu gebaut, die zu messen.

Das Wirken von Schwerkraft kommt aber daher, dass der Raum von großer Masse gekrümmt wird

Von JEDER Masse, und das um so mehr, je größer die Masse ist.

und das Wirken der Schwerkraft dann im Prinzip die Beobachtung ist, wie Masse den kürzeren Weg im gekrümmten Raum nimmt und die Projektion in unsere 3dimensionale Beobachtung dann diesen Weg darstellt.

Das mit dem kürzeren Weg verwirrt eher. Die Bewegung auf einer Kreisbahn kann interpretiert werden als geradlinige Bewegung durch gekrümmten Raum. Da kommen wir dann auch zu der Idee, dass man Gravitation nicht als Kraft betrachten müsse. Ein Körper in Bewegung, auf den keine äußeren Kräfte wirken, bewegt sich geradlinig fort. Statt nun eine ständig wirkende Anziehungskraft zwischen Massen als Grund für die runde Erdbahn um die Sonne zu berechnen, kann man auch eine kräftefreie lineare Bewegung annehmen, und muss dann stattdessen die Krümmung des Raumes berechnen. Das kommt dann beides aufs gleiche raus.

Ist das der gleiche Grund warum auf der Erde die Tasse zum Boden fällt? Ist der Weg kürzer/einfacher als einfach in der Luft stehen zu bleiben?

Das ist jetzt etwas durcheinander. Würde man die Tasse auf etwa 7 km/s beschleunigen, könnte man sie auf eine stationäre Umlaufbahn um die Erde bringen. Das wäre dann Vergleichbar mit dem System Sonne-Erde, in dem die Erde eine Umlaufbahn hat. Wenn die Tasse aber aus der Ruhe plötzlich in die Situation gebracht wird, dass dem Gravitationsfeld der Erde nichts mehr entgegengesetzt wird, wird sie sich entlang der Gravitationsfeldlinien auf den Gravitationsschwerpunkt zu bewegen, weil sie, vom Feld beschleunigt, dabei potentielle Energie verliert. Der Erfahrung zufolge sind energiearme Zustände die stabilsten und werden in der Natur stets angenommen, wenn das möglich ist.

Die Erde wird dabei übrigens genauso von der Tasse angezogen und bewegt sich auf sie zu, denn sie befindet sich im Gravitationsfeld der Tasse. Da die Tasse aber leichter ist und damit weniger träge, bewegt sie sich deutlich weiter und schneller als die Erde.

Welchen Grund spielt dabei aber dann die Rotation um die eigene Achse bei der Erde oder anderen Objekten?

Eigentlich keine. Grundsätzlich ist es so, dass jedes Teilchen in Bewegung eine bewegte Masse hat. Zusätzlich kann es eine Ruhemasse haben (oder auch nicht). Die Gesamtmasse nimmt mit der Geschwindigkeit zu, was dazu führt, dass Teilchen MIT Ruhemasse bei Lichtgeschwindigkeit unendlich viel Masse hätten und damit eine unendlich große Schwerkraft ausüben würden. Dies wird als unmöglich angesehen, weil man dann für ihre Bewegung ja auch unendlich viel Energie bräuchte.

Teilchen wie das Photon können Lichtgeschwindigkeit erreichen, weil sie keine Ruhemasse haben. Ihre Gesamtmasse ist bei Lichtgeschwindigkeit verschwindend gering.

Die Bewegung der Erde ist aber so langsam im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit, dass dieser Einfluss auf ihre Masse und daher ihre Gravitation kaum spürbar ist.

Was die Rotation der Erde jedoch mit sich bringt, ist eine Zentrifugalkraft (eine Scheinkraft). Diese ist der Zentripetalkraft (hier identisch mit der Gravitation) entgegengesetzt und kann sie entsprechend ein wenig kompensieren. Stellt man sich jetzt am Südpol und am Äquator auf eine Waage, wird man kaum einen Unterschied feststellen. Die Rotation der Erde, die am Äquator grob 0,5 km/s beträgt, nutzt man aber trotzdem gerne aus, wenn man Raketen ins All schießen will, weil man die Fluchtgeschwindigkeit dann besser erreicht - denn die 0,5 km/s aus der Eigendrehung der Erde müsste man sonst aus Raketentreibstoff herausholen, und das ist unnötig.

[Konami]

Nur zum allgemeinen Verständnis von Gravitation: http://www.br-online.de/br-alpha/alpha-centauri/alpha-centauri-gravitationswellen-2000-ID1208766980992.xml
Nix mit Abhängigkeit von der Drehung oder so ;)