Gravitation (Physik)

Wiederholungskarten zur newtonschen Gravitation und ihren Folgen. Das newtonsche Gravitationsgesetz liefert eine anziehende, mit dem Quadrat des Abstands abnehmende Kraft F = G m1 m2 / r^2 entlang der Verbindungslinie zweier Massen, wobei die universelle Konstante G erstmals von Cavendish gemessen wurde; kugelsymmetrische Körper wirken so, als säße ihre gesamte Masse im Mittelpunkt, und Gesamtkräfte addieren sich durch Superposition. Gravitation nahe der Erdoberfläche: g = GM/r^2, Gewicht W = mg, der Fall aller Massen mit derselben Beschleunigung sowie die kleinen Korrekturen durch Höhe, Erdrotation und die Äquatorwulst. Potentielle Gravitationsenergie U = -GMm/r (null im Unendlichen), Erhaltung der gesamten mechanischen Energie, Fluchtgeschwindigkeit sqrt(2GM/R) und gravitative Bindung. Satellitenbahnen: kreisförmige Bahngeschwindigkeit und Umlaufzeit, Bahnenergie E = -GMm/2r, geostationäre Bahnen und Schwerelosigkeit im freien Fall. Die drei keplerschen Gesetze der Planetenbewegung (Ellipsen, gleiche Flächen und die Beziehung zwischen Umlaufzeit und großer Halbachse) und ihre Grundlage im Drehimpuls und der mit dem Quadrat des Abstands abnehmenden Kraft. Gezeitenkräfte, Spring- und Nipptiden, gebundene Rotation und die Erwärmung von Io. Schließlich Einsteins Gravitationstheorie: das Äquivalenzprinzip, die Raumzeitkrümmung, der Schwarzschild-Radius und Schwarze Löcher, Gravitationslinsen und die Zeitdilatation.