Newtonsches Gravitationsgesetz
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besagt, dass jeder Massenpunkt jeden anderen Massenpunkt mit einer Kraft anzieht, die entlang der Verbindungslinie gerichtet ist. Der Betrag dieser Gravitationskraft ist proportional zum Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes der beiden Massen.
Newtonsche Gravitationstheorie
liefert eine Erklärung für die drei keplerschen Gesetze, und kann diese mit Hilfe der newtonschen Mechanik reproduzieren.
Die Tatsache, dass die Theorie
- die keplerschen Gesetze ebenso wie
- die Erdgravitation erklärt,
ist ein Beleg, dass sie in sehr guter Näherung die Gravitation beschreibt.
Klassische Mechanik
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ist ein Teilgebiet der Physik, das bis zum Ende des 19. Jahrhunderts weitgehend vollständig ausgearbeitet wurde und sich vorwiegend mit der Bewegung von Körpern befasst.
Die klassische Mechanik
diente als Ausgangspunkt der Entwicklung moderner physikalischer Theorien wie
- der Relativitätstheorie und
- der Quantenmechanik,
deren Entwicklung
- aufgrund experimenteller Ergebnisse,
- die nicht mit den Konzepten der klassischen Mechanik vereinbar waren,
notwendig wurde.
Die klassische Mechanik
ermöglicht dennoch sehr genaue Vorhersagen und Beschreibungen derjenigen physikalischen Vorgänge,
- bei denen relativistische und quantenmechanische Effekte vernachlässigt werden können.
Typische moderne Anwendungsgebiete der klassischen Mechanik sind:
- Aerodynamik,
- Statik,
- Bio- und Polymerphysik
Newtonsche Gesetze
in denen Newton drei Grundsätze (Gesetze) der Bewegung formuliert, die als
- die newtonschen Axiome,
- Grundgesetze der Bewegung,
- newtonsche Prinzipien oder auch
- newtonsche Gesetze
bekannt sind. Diese Gesetze bilden das Fundament der klassischen Mechanik. Obwohl sie
im Rahmen moderner physikalischer Theorien wie
- der Quantenmechanik und
- der Relativitätstheorie
nicht uneingeschränkt gelten, sind mit ihrer Hilfe innerhalb eines weit gefassten Gültigkeitsbereiches zuverlässige Vorhersagen möglich.
Erstes newtonsche Gesetz
wird auch lex prima, Trägheitsprinzip, Trägheitsgesetz oder Inertialgesetz genannt.
Es wurde als erstes von Galileo Galilei im Jahre 1638 formuliert.
Das Trägheitsprinzip macht Aussagen über die Bewegung von physikalischen Körpern in Inertialsystemen bei Abwesenheit von äußeren Kräften:
„Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen Translation, sofern er nicht durch einwirkende Kräfte zur Änderung seines Zustands gezwungen wird.“
*) Translation = Bewegung, bei der alle Punkte eines starren Körpers dieselbe Verschiebung erfahren
Zweites newtonsche Gesetz
wird auch lex secunda oder Aktionsprinzip genannt.
Es ist die Grundlage für viele Bewegungsgleichungen der Mechanik:
„Die Änderung der Bewegung ist der Einwirkung der bewegenden Kraft proportional und geschieht nach der Richtung derjenigen geraden Linie, nach welcher jene Kraft wirkt.“
Drittes newtonsche Gesetz
wird auch lex tertia, Wechselwirkungsprinzip, Gegenwirkungsprinzip, oder Reaktionsprinzip genannt.
„Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper A auf einen anderen Körper B eine Kraft aus (actio), so wirkt eine gleich große, aber entgegen gerichtete Kraft von Körper B auf Körper A (reactio).“
Keplerschen Gesetze
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sind nach dem Astronomen und Naturphilosophen Johannes Kepler benannt. Er fand diese fundamentalen Gesetzmäßigkeiten für die Umlaufbahnen der Planeten um die Sonne, als er sie in Bezug zu einer gesuchten Harmonik brachte und die Abweichungen des Mars von einer Kreisbahn mathematisch analysierte. Die Sätze beschreiben die Bewegung idealer Himmelskörper.
1. Kepler-Gesetz
Die Planeten bewegen sich auf elliptischen Bahnen, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht.
2. Kepler-Gesetz
Ein von der Sonne zum Planeten gezogener „Fahrstrahl“ überstreicht in gleichen Zeiten gleich große Flächen.
3. Kepler-Gesetz
Die Bedingungen für die drei Keplerschen Gesetze sind dabei unterschiedlich.
- Während das zweite Gesetz für alle Zentralkräfte gilt, die nicht einmal konservativ zu sein brauchen,
- so gilt das dritte Gesetz für alle 1/r^2-Kräfte.
- Abweichungen vom ersten Gesetz sieht man jedoch schon in unserem Sonnensystem: Kometen bewegen sich häufig auf parabelähnlichen Bahnen, die Achse der Merkurbahn dreht sich aufgrund der Einflüsse der anderen Planeten langsam um die Sonne.
- im Rahmen seiner Gravitationstheorie eingeführt und
- findet heute auch in der allgemeinen Relativitätstheorie uneingeschränkt Anwendung.
- Für die Beschreibung astronomischer Größen und Vorgänge
besitzt sie ebenso fundamentale Bedeutung wie
- für die Geowissenschaften.
Der Wert der Gravitationskonstante beträgt:
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