Schwerkraft und Masse berechnen

Die Schwerkraft oder Gravitationskraft ist eine der vier Grundkräfte der Physik. Sie ist zwar die schwächste dieser vier, wirkt aber nur anziehend und niemals abstoßend. Schwerkraft sorgt dafür, dass sich Massen anziehen und zwar umso stärker, je größer die Massen und je geringer der Abstand zwischen ihnen ist. Die anderen drei Grundkräfte sind die starke und die schwache Kernkraft, welche sich auf der Größenordnung von Atomen abspielen und die elektromagnetische Kraft. Die letztere kennt positive und negative elektrische Ladungen, welche sich gegenseitig neutralisieren und die oft ausgeglichen sind. Daher hat die Schwerkraft trotz ihrer Schwäche in der Natur oft die Oberhand. Dazu wird zumindest eine große Masse benötigt, dies ist im für uns im Allgemeinen relevanten Fall der Planet Erde. Ein Mensch wird in die Richtung des Gravitationszentrums dieses Planeten gezogen und durch den festen Boden zurückgehalten, so dass wir uns auf der Erde bewegen können. Auch kleinere Massen ziehen sich natürlich an. So kann man mit sehr exakten Messgeräten feststellen, dass sich beispielsweise zwei Stahlkugeln, welche frei beweglich montiert sind, anziehen, auch wenn man davon mit bloßem Auge nichts merkt.

In der Allgemeinen Relativitätstheorie wird die Schwerkraft nicht als Kraft im klassischen Sinne verstanden. Stattdessen beschreibt sie die Krümmung der Raumzeit, die durch Masse und Energie verursacht wird. Große Massen wie Planeten oder Sterne verändern die geometrische Struktur von Raum und Zeit in ihrer Umgebung, sodass sich andere Körper entlang der dadurch vorgegebenen Bahnen bewegen. Ein Objekt fällt daher nicht zur Erde, weil eine Kraft es anzieht, sondern weil es einer möglichst geraden Bahn in einer gekrümmten Raumzeit folgt. Der feste Erdboden verhindert diese Bewegung und übt eine Gegenkraft aus, die wir als Gewicht wahrnehmen.