Zwaartekracht

Zwaartekracht, of gravitatie, is een van de fundamentele krachten van het heelal. In dit artikel bespreken we het in drie delen:

  1. alledaagse betekenis: de kracht die voorwerpen op de grond doet vallen
  2. Newton's wetten: hoe zwaartekracht het zonnestelsel en de meeste grote astronomische objecten bij elkaar houdt
  3. Einsteins algemene relativiteitstheorie: de rol van de zwaartekracht in het heelal

Sommige natuurkundigen denken dat de zwaartekracht wordt veroorzaakt door gravitonen, maar zij zijn er nog niet zeker van.

Concept van zwaartekrachtsonde B die in een baan om de aarde draait om de ruimtetijd te meten, een vierdimensionale beschrijving van het heelal met hoogte, breedte, lengte en tijd.
Concept van zwaartekrachtsonde B die in een baan om de aarde draait om de ruimtetijd te meten, een vierdimensionale beschrijving van het heelal met hoogte, breedte, lengte en tijd.

Geschiedenis van de gravitatietheorie

Galileo

Volgens een van zijn leerlingen deed Galileo een beroemd experiment over de zwaartekracht waarbij hij ballen van de toren van Pisa liet vallen. Later rolde hij ballen van hellingen naar beneden. Met deze experimenten toonde Galileo aan dat de zwaartekracht alle voorwerpen even snel doet versnellen, ongeacht hun gewicht.

Kepler

Johannes Kepler bestudeerde de beweging van planeten. In 1609 en 1616 publiceerde hij zijn drie wetten die de vorm van hun banen en hun snelheid langs die banen bepalen, maar hij ontdekte niet waarom ze op die manier bewogen.

Newton

In 1687 schreef de Engelse wiskundige Isaac Newton de Principia. In dit boek schreef hij over de omgekeerd-kwadraat wet van de zwaartekracht. Newton, die een idee volgde dat al lang door anderen was besproken, zei dat hoe dichter twee voorwerpen bij elkaar zijn, hoe meer de zwaartekracht hen zal beïnvloeden.

De wetten van Newton werden later gebruikt om het bestaan van de planeet Neptunus te voorspellen op grond van veranderingen in de baan van Uranus, en opnieuw om het bestaan te voorspellen van een andere planeet die dichter bij de Zon stond dan Mercurius. Toen dit was gedaan, kwam men erachter dat zijn theorie niet helemaal juist was. Deze fouten in zijn theorie werden gecorrigeerd door de Algemene Relativiteitstheorie van Albert Einstein. Newtons theorie wordt nog steeds voor veel dingen gebruikt omdat zij eenvoudiger is en nauwkeurig genoeg voor veel toepassingen.

Dynamisch evenwicht

Waarom valt de aarde niet in de zon? Het antwoord is eenvoudig maar zeer belangrijk. Het is omdat de Aarde die rond de Zon beweegt in een dynamisch evenwicht is. De snelheid van de beweging van de aarde creëert een middelpuntvliedendekracht die de zwaartekracht tussen de zon en de aarde in evenwicht houdt. Waarom blijft de aarde ronddraaien? Omdat er geen kracht is om hem te stoppen.

Newton's eerste wet: "Als een lichaam in rust is, blijft het in rust en als het in beweging is, beweegt het met dezelfde snelheid totdat er een externe kracht op wordt uitgeoefend."

Er bestaat een soort analogie tussen centrifugale kracht en gravitatiekracht, die heeft geleid tot het "equivalentieprincipe" van de algemene relativiteit.

Gewichtloosheid

In vrije val compenseert de beweging van een voorwerp de aantrekkingskracht van de zwaartekracht. Dit geldt ook als je in een baan om de aarde bent.

Newton's wet van universele gravitatie.
Newton's wet van universele gravitatie.

Verwante pagina's

  • Ontsnappingssnelheid
  • Algemene relativiteit
  • Newton's wetten van beweging

AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3