Eötvös-Experiment

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Das Eötvös-Experiment ist ein von Loránd Eötvös und Kollegen in Budapest durchgeführtes Experiment zur Gravitation. Dabei haben die Experimentatoren überprüft, ob Körper aus unterschiedlichen Materialien, wie zum Beispiel Messing, Glas, Korkholz und Antimonitkristalle, in voneinander abweichende Richtungen fallen würden. Es konnte keine unterschiedliche Fallrichtung für verschiedene Objekte gemessen werden. Im Rahmen der newtonschen Gravitationstheorie wird das Experiment als Überprüfung des Verhältnisses von schwerer Masse und träger Masse bei den betreffenden Messobjekten gewertet. Dieser Bewertung liegt die Überlegung zugrunde, dass Körper mit einem unterschiedlichen Verhältnis von träger und schwerer Masse unterschiedlich auf das Schwerefeld der Erde reagieren könnten. Nach Newtons Theorie wird die Gewichtskraft eines Körper auf der Erdoberfläche durch zwei prinzipiell unterschiedliche Kräfte bestimmt - der Gravitationskraft einerseits und einer aus der Eigenrotation der Erde resultierenden Trägheitskraft, der Fliehkraft, andererseits.

Loránd Eötvös führte dieses Experiment zuerst im Jahre 1889 durch und veröffentlichte seine Ergebnisse 1890.[1] Gemeinsam mit Pekár und Fekete verfeinerte er die Messungen in den Jahren 1906 bis 1909.

An dem Ort, an dem das Experiment durchgeführt wurde, weisen beide Kräfte nicht in dieselbe Richtung. Daher könnten unterschiedliche Körper, die unterschiedlich auf die beiden Kraftanteile der Schwerkraft reagieren, in leicht voneinander abweichende Richtungen fallen. Ebenso wäre es denkbar, dass sie unterschiedlich schnell fallen. Diese Möglichkeit wurde im Rahmen des Eötvös-Experiments nicht untersucht; das geschah bereits von Galileo Galilei und Isaac Newton und danach noch von vielen anderen Experimentatoren.

Für das Experiment wird ein langes Torsionspendel verwendet:

  • Zwei Körper am unteren Ende des Pendels erfahren durch die aufgrund der Erdrotation wirkende Fliehkraft eine Auslenkung in Richtung Erdäquator; die Auslenkkraft ist proportional zur trägen Masse.
  • Der Auslenkung entgegen wirkt die Gravitationskraft; diese ist proportional zur schweren Masse.
  • Die gemessene Auslenkung stimmt mit der berechneten überein, wenn für träge Masse und schwere Masse identische Werte in die Berechnungen eingesetzt werden.

Dadurch, dass die untersuchten Körper im Laborsystem in Ruhe bleiben, wurden keine dynamischen Größen, sondern lediglich die Auslenkungswinkel gemessen. Es konnte mit einer Präzision von 1:108 gezeigt werden, dass für alle untersuchten Körper das Verhältnis von schwerer und träger Masse gleich ist.[2] Diese Genauigkeit konnte später noch um mehr als drei Größenordnungen verbessert werden.

Diese zunächst rein empirisch festgestellte Äquivalenz deutet auf eine enge Beziehung von Gravitation und Trägheitskräften hin. Albert Einstein machte das als Äquivalenzprinzip zur Grundlage seiner allgemeinen Relativitätstheorie.

Eine moderne Version des Eötvös-Experiments ist das Molybdän-Scheiben-Experiment (Eöt-Wash-Experiment).

Literatur[Bearbeiten]

Dieter Meschede: Gerthsen Physik. Springer DE, 4. November 2010, ISBN 978-3-642-12893-6, S. 47f (Zugriff am 28. Januar 2013).

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. R. v. Eötvös, Mathematische und Naturwissenschaftliche Berichte aus Ungarn, 8, 65, 1890. (Digitalisat der Veröffentlichung)
  2. Klaus Dransfeld, Paul Kienle, Georg Michael Kalvius: Mechanik und Wärme. Oldenbourg Verlag, 2005, ISBN 978-3-486-57810-2 (Zugriff am 28. Januar 2013).

Weblinks[Bearbeiten]

100 years of the Eötvös Experiment