Gravitationskonstante • Definition und Wert (2024)

Was die Gravitationskonstante ist und wieso Wissenschaftler auch heute noch versuchen sie zu bestimmen, erfährst du hier und im Video.

Gravitationskonstante einfach erklärt

Die Gravitationskonstante ist eine experimentelle Naturkonstante. Das bedeutet also, dass ihr Wert nicht durch Berechnungen, sondern durch Messungen in Experimenten ermittelt wird.

Der Wert der Gravitationskonstante beschreibt, welche Schwerkraft zwischen zwei Massen wirkt. Dieser Wert ist immer gleichund beträgt:

G = (6,672 59 ±0,000 85) · 10⁻¹¹ N · m²/kg²

Newton mal Quadratmeter geteilt durch Kilogramm hoch zwei ist die Einheit, in der du die Gravitationskonstante G angibst. Dass der Wert von G sehr klein ist, erkennst du an der Potenz 10^-11.

Der Wert 6,672 59 ist der dabei die Gravitationskonstante. Die Zahl0,00085 ist der Unsicherheitsfaktor der Gravitationskonstante G. Er gibt also einen Bereich an, in dem sich der reale Wert von G befindet.

Der Unsicherheitswert ist notwendig, weil die Gravitationskonstante nur mit einer geringen Genauigkeit gemessen werden kann. Physiker versuchen einen immer noch genaueren Wert für G zu ermitteln.

1. Messung: Henry Cavendish

Den ersten Versuch, die Gravitationskonstante zu bestimmen, hat Henry Cavendishim Jahr 1798 unternommen. Er hat in seinem Experimenteine Stange mit zwei großen und eine mit zwei kleinen Bleikugeln übereinander gehängt. Beide Stangen hatten dieselbe Länge. Die größeren Kugeln waren schwerer als die kleineren.

In der Ausgangssituation wurde die obere Stange so gedreht, dass zwischen den großen und den kleinen Kugeln der gleiche Abstand war. Deswegen hat sich die Anziehungskraft zwischen den Kugeln aufgehoben. Die Stangen haben aus der Sicht von oben dabei ein Plus gebildet.

Die Stange mit den großen Bleikugeln wurde nun so weit gedreht, dass der Abstand zwischen je einer großen und einer kleinen Kugel 20cm betragen hat.

Durch die Gravitationskraft wurden die kleinen Kugeln leicht abgelenkt. Ihre Hängevorrichtung hat sich gedreht,wie sie sich auf ihrer Kreisbahn um zwei Zentimeter in Richtung der großen Kugeln bewegt haben. Aus dieser Ablenkung konnte Cavendish schließlich einen Wert für die Gravitationskonstante ermitteln. Sein Ergebnis war6,74 · 10⁻¹¹ .

Abweichung von G

Cavendishs Wert war nur auf zwei Nachkommastellendefiniert. Seitdem führen deswegen immer wieder Wissenschaftler in verschiedenen Laboren und Ländern Experimente durch, um die Gravitationskonstante noch genauer zu ermitteln. Je nach Versuchsaufbau und Labor unterscheiden sich diese Ergebnisse allerdings.

Deswegen berücksichtigst du bei den erhaltenen Werten für die Gravitationskonstante eine Standardabweichung.

Sehen wir uns zum Beispiel ein Messergebnis aus Zürich an:

G = (6,6749 ±0,00014) · 10⁻¹¹

0,00014 · 10⁻¹¹ ist hier die Standardabweichung. Oft findest du dafür auch folgende Schreibweise:

G = 6,6749(14) · 10⁻¹¹

Die Abweichung wird auch in ppm, also points per million, angegeben. Ein ppm entspricht einem Millionstel. Das sind 0,0001%.

Die Abweichung der Messung im Labor Zürich von 0,00014 · 10⁻¹¹ entspricht also 0,0021%. Das sind 210 ppm.

Gravitationskraft

Die Gravitationskraftist die Kraft, mit der sich zwei Massen laut dem Gravitationsgesetz anziehen. Um sie zu messen, brauchst du ebenfalls die Gravitationskonstante.Schau dir unser Video zur Gravitationskraft an, um dein Wissen über Groß G anzuwenden!

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