19. Schwerkraft.

Die Schwerkraft wirkt auf ^jedes einzelne Teilchen eines Körpers mit

einer Kraft, die dessen Gewicht entspricht^. Diese vielen parallelen

kleinen Kräfte haben eine ^Resultierende^. Ihre Größe ist dem Gewichte

des Körpers gleich, und ihr #Angriffspunkt wird Schwerpunkt des Körpers

genannt#. Es sieht dann so aus, wie wenn nicht mehr die einzelnen Teile

des Körpers schwer wären, sondern wie wenn die ganze Masse des Körpers

in seinem Schwerpunkt vereinigt wäre.

Ein in seinem Schwerpunkte unterstützter Körper kann nicht fallen

und sich nicht drehen; denn die Resultierende der Schwerkraft,

die das Fallen und Drehen hervorbringen sollte, geht durch den

Unterstützungspunkt.

Die Lage des Schwerpunktes ist in vielen Fällen leicht zu finden; #bei

jeder geraden, überall gleich dicken Stange liegt der Schwerpunkt in der

Mitte#, ebenso bei Rechteck, Parallelogramm, Kreis und Kugel; bei allen

Körpern, die symmetrisch sind in bezug auf eine Linie oder Fläche, liegt

er in dieser Linie oder Fläche. Bei einem Halbkreise liegt er auf dem

mittleren Halbmesser, bei einem Schiffe, bei einem gleichmäßig beladenen

Wagen in der mittleren Ebene, welche von vorn nach hinten geht, und

ähnliches. Im allgemeinen liegt der Schwerpunkt in der Nähe desjenigen

Teiles des Körpers, der die größte Masse hat.

Soll ein Körper stehen, so muß er in mindestens 3 Punkten unterstützt

sein; dreibeiniger Stuhl, vierbeiniger Tisch; verbindet man die

Unterstützungspunkte durch eine Linie, so begrenzt diese die

#Unterstützungsfläche#. Wenn man nun vom Schwerpunkte des Körpers ~S~

(Fig. 23) eine vertikale Linie ~SJ~ nach abwärts zieht, und wenn

diese ^vertikale Schwerlinie^ das Innere der Unterstützungsfläche

~ABC~ trifft, so steht der Körper, trifft sie außerhalb der

Unterstützungsfläche, so fällt der Körper um.

[Abbildung: Fig. 22.]

[Abbildung: Fig. 23.]

Wenn der Körper steht, so braucht man eine gewisse Kraft, um ihn

umzuwerfen; er hat eine gewisse #Standfestigkeit#; diese ist um so

größer, je schwerer der Körper ist, je näher der Schwerpunkt an der

Unterstützungsfläche selbst liegt, also je tiefer er liegt, und je

weiter er von den Seiten der Unterstützungsfläche entfernt liegt. So hat

der Körper in Figur 22 in der Richtung der Kraft ~P~ eine größere

Standfestigkeit als in der Richtung der Kraft ~P′~, weil ~a > b~. Eine

Pyramide, (Fig. 23) hat eine große, ein Obelisk (Fig. 24) eine geringe

Standfestigkeit. Die geringe Standfestigkeit einer Mauer, eines Turmes

wird bedeutend erhöht, wenn man den Körper unten breiter macht. Ein

schiefer Turm, ein schräg stehender Wagen (Fig. 25) können noch stehen

bleiben, wenn die vertikale Schwerlinie noch innerhalb der

Unterstützungsfläche trifft; doch haben sie nach dieser Seite hin eine

geringe Standfestigkeit, d. h. eine kleine Kraft genügt, sie nach dieser

Seite hin umzuwerfen.

[Abbildung: Fig. 24.]

[Abbildung: Fig. 25.]

[Abbildung: Fig. 26.]

Wenn ein Körper auf die angegebene Weise steht, so sagt man, er ist im

#stabilen Gleichgewichte#: wenn man den Körper ein wenig aus dieser Lage

bringt, so zeigt er das Bestreben, in dieselbe zurückzukehren.

Ein ^aufgehängter^ Körper kommt zur Ruhe, wenn der Schwerpunkt senkrecht

unter dem Aufhängepunkt liegt; wenn man ihn ein wenig aus dieser Lage

bringt, so zeigt er das Bestreben, in die ursprüngliche Lage

zurückzukehren. Er ist auch im ^stabilen^ Gleichgewichte.

Den Schwerpunkt eines unregelmäßigen Körpers kann man auf folgende Weise

finden: man hängt den Körper an einem Punkte ~A~ auf und bezeichnet sich

auf ihm die vom Aufhängepunkt vertikal nach abwärts gehende Linie, die

man mittels eines Bleilots ~CG~ findet; dann liegt in dieser

^Schwerlinie^ der Schwerpunkt. Hängt man ihn nun an einem anderen Punkte

~B~ auf, so findet man noch eine Schwerlinie; #der Schnittpunkt ~S~

beider Schwerlinien ist der Schwerpunkt#. (Fig. 26.)

[Abbildung: Fig. 27.]

Wenn ein Körper bloß in einem oder in zwei Punkten gestützt ist, so kann

er gerade noch stehen bleiben, wenn die vertikale Schwerlinie genau

durch den Unterstützungspunkt oder durch die Unterstützungslinie geht.

Aber die geringste Kraft reicht hin, den Schwerpunkt etwas beiseite zu

schieben, und dann zeigt der Körper keineswegs das Bestreben, in die

ursprüngliche Lage zurückzukehren, sondern er fällt ganz um, bis er eine

neue Gleichgewichtslage gefunden hat. Ein solcher Körper ist im #labilen

Gleichgewichte#. Will man eine Stange vertikal auf die Fingerspitze

stellen und stehend erhalten, so muß man den Finger so bewegen, daß der

Schwerpunkt stets vertikal über dem Finger liegt.

Wenn ein Körper im Schwerpunkte selbst unterstützt ist, so ist er im

#indifferenten Gleichgewichte#. Wenn man ihn dreht, so zeigt er nicht

das Bestreben, in seine ursprüngliche Lage zurückzukehren, er fällt auch

nicht um, sondern bleibt ruhig in jeder Lage, die man ihm gibt.

Beispiele: ein Rad, das in seiner Mitte unterstützt ist, eine Stange,

die in ihrem Schwerpunkte unterstützt ist u. s. w. Wenn eine Kugel, ein

Cylinder, eine Walze, ein kegelförmiger Körper auf einer horizontalen

Fläche liegen, sind sie auch in einem indifferenten Gleichgewichte; denn

wie man sie auch legen mag, in jeder Stellung bleiben sie liegen.

Lehrbuch der Physik zum Schulgebrauche. · 第 20 / 340 题