10.5: Was verbindet Trägheit und Schwere?
Wir denken uns einen Körper A, der eine dreimal so große schwere (!) Masse hat wie ein Körper B.
Überlegt euch einmal, was das bedeutet?
Welcher der beiden Körper müsste schneller nach unten fallen?
Nun wissen wir aber, dass alle Körper gleich schnell fallen (bei Vernachlässigung des Luftwiderstandes).
Seht euch noch einmal Post 27 und vor allem Post 28 an.
Was müssen wir also über die träge (!) Massen der beiden Körper A und B annehmen?
Ein Körper, der dreimal so schwer wie ein anderer ist, wird in der Tat dreimal so stark von der Erde angezogen. Aber wenn er dann auch dreimal so träge ist, dann setzt er sich auch entsprechend langsamer in Bewegung.
Die Wirkung von träger und schwerer Masse auf die Fallbewegung gleichen sich also aus:
Träge und schwere Masse sind zueinander proportional.
Man hat sich entschieden, beide Massenformen durch das Kilogramm zu beschreiben. Und nur deshalb, weil man die gleiche Einheit verwendet, kann man sagen:
Träge Masse und schwere Masse aller Körper sind gleich.
Dann redet man irgendwann nur noch von der Masse eines Körpers und vergisst, dass eigentlich sehr wichtige Unterschiede zwischen Trägheit und Schwere existieren.
Weil eben alle Körper, unabhängig von ihrer Masse, gleich schnell fallen, fallen ein Hammer und eine Feder gleich schnell, fällt der Mond genau so schnell auf die Erde wie ein Stein (am Ort des Mondes) und auch in der ISS fallen alle gemeinsam runter...das spüren sie dann als Schwerelosigkeit...
Warum die Trägheit eines Körpers etwas mit seinem Gewicht zu tun hat, und zwar so, dass sich die Wirkungen letztlich kompensieren, ist unverstanden.
1883 hat Ernst Mach (1838 - 1916) einen Versuch der Erklärung vorgenommen.
Er kritisierte die Existenz eine absoluten Raumes, so wie Newton es für seine Mechanik angenommen hat. Im Kosmos kommen nur Bewegungen eines Körpers relativ zu allen anderen Körpern des Universums vor. Ein Körper wird von all diesen anderen angezogen, und diese Anziehung spürt man als Trägheit.
In einem vollständig leeren Universum gäbe es keine Trägheit. Da somit die träge Masse nach Mach auch durch die Gravitation entsteht, ist die Proportionalität von schwerer und träger Masse nicht verwunderlich.
Einstein hat 1918 diese Idee als das Machsche Prinzip bezeichnet. Er wurde dadurch zur Entwicklung der Allgemeinen Relativitätstheorie angeregt.
Die Machsche Idee ist aber umstritten, aber so richtig widerlegt wurde sie auch nie.
Letztlich bedeutet es, dass die Wirkung von Massen das Ergebnis einer Wechselwirkung ist, und genau so wird heute erklärt, wie Elementarteilchen zu ihrer Masse kommen.
Das werden wir bald genauer (und vertiefter auf einer Zusatzseite) kennenlernen.
Aber erst bleiben noch zwei Fragen offen:
Wie genau kann man die Gleichheit von schwerer und träger Masse experimentell bestätigen?
Und ist Masse eine Maß für die Menge an Materie?
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