Erdbeschleunigung

Auf der Erde wird jede Masse von der sehr grossen Masse der Erde durch die Gravitationskraft angezogen. Diese Anziehungskraft bewirkt, gemäss Newtons Zweitem Gesetz eine Beschleunigung zur Erde hin, die wir dann als freien Fall beobachten.

Interessant ist, dass diese Beschleunigung in der Nähe der Erdoberfläche eigentlich ziemlich konstant ist. Die Abweichungen sind sehr klein und für unsere Zwecke immer vernachlässigbar. Die Erdbeschleunigung nimmt leicht ab in grosser Höhe (höchste Berge, Flugzeuge etc.) und würde in grosser Tiefe auch wieder abnehmen.

Die Erdbeschleunigung ist, wie die Beschleunigung, ein Vektor. Sie zeigt immer zum Zentrum der Erde hin.

Statt dem allgemeinen Symbol \(a\) für Beschleunigung benutzen wir für die Erdbeschleunigung den Buchstaben \(g\) und meinen damit genau diese Beschleunigung mit diesem konstanten Betrag und ihrer Richtung:

\[ g = 9.81\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^2\]

Wegen der Erdbeschleunigung \(g\) werden alle Objekte, die sich selbst überlassen werden, nach unten beschleunigt (d.h. in Richtung des Erdzentrums): Sie fallen herunter.

Die Erdbeschleunigung \(g\) wirkt auf alles, was sich in der Nähe der Erdoberfläche befindet, nicht nur fallende Objekte, sondern auch alles, was herumsteht, wie Gebäude, Brücken und wir selbst. Diese Dinge fallen nur darum nicht herunter, weil bestimmte Kräfte dies verhindern.

Wird beim senkrechten Wurf etwas senkrecht nach oben geschossen, z.B. eine Feuerwerksrakete, so wirkt die Erdbeschleunigung immer nach unten, d.h. zuerst die Geschwindigkeit abbremsend. Die Beschleunigung wirkt als Vektor in entgegengesetzter Richtung zum Vektor der Geschwindigkeit und baut diesen ab. Irgendwann erreicht die Rakete ihren höchsten Punkt und von da an fällt sie im freien Fall herunter.

In grossem Abstand von der Erde ist die Anziehungskraft der Erde nicht mehr so gross oder sie verschwindet vielleicht sogar ganz. In diesem Fall können wir natürlich nicht mehr von einer konstanten Erdbeschleunigung sprechen!

Auf der Flughöhe der ISS (rund 400 km über der Erdoberfläche) ist die Erdbeschleunigung um rund 10% reduziert. Es herrschen immer noch 90% von dem, was wir auf der Erdoberfläche kennen, d.h. auf dieser Flughöhe sind wir noch lange nicht schwerelos! 👀

Die Schwerelosigkeit auf der ISS ist durch die Kreisbewegung zu erklären. Lies dazu Newtons Gedankenexperiment nach.