4. Gravitationsfeld und Gravitationsfeldstärke
An jedem Punkt des Raumes in der Umgebung einer Masse M erfährt
eine zweite Masse m eine Gravitationskraft Fgr.
Ein Raum, in dem solche Kraftwirkungen auftreten, wird ein
Gravitationsfeld
genannt. Es wird durch Feldlinien dargestellt.
In kleinen Bereichen in der Nähe der Erdoberfläche liegt
ein homogenes Gravitationsfeld vor: Die Gravitationskraft
auf einen Körper der Masse m ist überall gleich und
die Fallwege fallender Körper sind parallel zu einander. Entsprechend
wird das homogene Feld durch parallele Feldlinien mit konstantem Abstand
dargestellt. |
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In größerer Entfernung von der Erdoberfläche nimmt
die Gravitationskraft mit dem Quadrat des Abstandes ab. Körper, die
von der Erde angezogen werden, bewegen sich in radialer Richtung auf diese
zu. Ein Gravitationsfeld wie das der Erde wird daher als ein radiales
Gravitationsfeld bezeichnet. Seine Feldlinien verlaufen radial. |
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Die Kraft, die ein Körper in einem Gravitationsfeld erfährt,
hängt natürlich von seiner Masse m ab. Der Quotient
Fgr/m
ist dagegen unabhängig von der Masse des „Probekörpers“ und beschreibt
eine Eigenschaft des Gravitationsfeldes selbst. Diese Eigenschaft wird
Feldstärke
a genannt und hat die Bedeutung einer Beschleunigung.
homogenes Feld:
radiales Feld: 
Darstellung der Gravitationsfeldstärke der Erde:
Es sei R der Erdradius und M die Erdmasse. An der Erdoberfläche
ist
.
Damit lässt sich die Gravitationsfeldstärke schreiben als
.
Die Gravitationsfeldstärke des radialen Feldes ist stets zum Mittelpunkt
des Zentralkörpers gerichtet. Das radiale Feld wird daher auch durch
Vektoren
(Pfeile) dargestellt, die von einem Punkt des Raumes zum Mittelpunkt des
Zentralkörpers zeigen und deren Länge der Feldstärke in
diesem Raumpunkt entspricht.
