WAT IS ER AAN DE SLAG?

Massa en gewicht

Voordat we ingaan op het onderwerp zwaartekracht en hoe het handelingen, is het belangrijk om het verschil tussen gewicht en massa te begrijpen.

We gebruiken de termen “massa” en “gewicht” vaak door elkaar in onze dagelijkse toespraak, maar voor een astronoom of een natuurkundige zijn het totaal verschillende dingen. De massa van een lichaam is een maat voor hoeveel materie het bevat. Een object met massa heeft een eigenschap die inertie wordt genoemd. Als je een voorwerp als een steen in je hand schudt, zou je merken dat er een zetje voor nodig is om het in beweging te krijgen, en nog een zetje om het weer te stoppen. Als de steen in rust is, wil hij in rust blijven. Als je het eenmaal in beweging hebt gebracht, wil het in beweging blijven. Deze kwaliteit of ‘traagheid’ van materie is de traagheid ervan. Massa is een maatstaf voor hoeveel traagheid een object vertoont.

Gewicht is een heel andere Elk object in het universum met massa trekt elk ander object met massa aan. De hoeveelheid aantrekkingskracht hangt af van de grootte van de massa en hoe ver ze van elkaar verwijderd zijn. Voor objecten van alledaags formaat is deze zwaartekracht verdwijnend klein, maar de aantrekkingskracht tussen een heel groot object, zoals de aarde, en een ander object, zoals jij, kan gemakkelijk worden gemeten. Hoe? Het enige wat je hoeft te doen is op een schaal te staan! Weegschalen meten de aantrekkingskracht tussen jou en de aarde. Deze kracht van aantrekkingskracht tussen jou en de aarde (of een andere planeet) wordt je gewicht genoemd.

Als je je in een ruimteschip bevindt ver tussen de sterren en je zet een weegschaal onder je, dan zou de weegschaal nul aangeven. Je gewicht is nul. Je bent gewichtloos. Er zweeft een aambeeld naast je. Het is ook gewichtloos. Bent u of het aambeeld massaloos? Absoluut niet. Als je het aambeeld pakte en probeerde het te schudden, zou je het moeten duwen om het op gang te krijgen en eraan te trekken om het te laten stoppen. Het heeft nog steeds inertie, en dus massa, maar het heeft geen gewicht. Zie het verschil?

De relatie tussen zwaartekracht en massa en afstand

Zoals hierboven vermeld, is je gewicht een maat voor de aantrekkingskracht van de zwaartekracht tussen jou en het lichaam waarop je staat. Deze zwaartekracht hangt van een aantal dingen af. Ten eerste hangt het af van je massa en de massa van de planeet waarop je staat. Als je je massa verdubbelt, trekt de zwaartekracht twee keer zo hard aan je. Als de planeet waarop je staat twee keer zo zwaar is, trekt de zwaartekracht ook twee keer zo hard aan je. Aan de andere kant, hoe verder u zich van het centrum van de planeet bevindt, hoe zwakker de aantrekkingskracht tussen de planeet en uw lichaam. De kracht wordt vrij snel zwakker. Als je je afstand tot de planeet verdubbelt, is de kracht een kwart. Als je je scheiding verdrievoudigt, daalt de kracht tot een negende. Tien keer de afstand, een honderdste van de kracht. Zie je het patroon? De kracht valt weg met het kwadraat van de afstand. Als we dit in een vergelijking stoppen, ziet het er als volgt uit:

De twee “M” ’s bovenaan zijn je massa en de massa van de planeet. De “r” hieronder is de afstand vanaf het centrum van de planeet. De massa’s staan in de teller omdat de kracht groter wordt als ze groter worden. De afstand zit in de noemer omdat de kracht kleiner wordt naarmate de afstand groter wordt. Merk op dat de kracht nooit nul wordt, hoe ver je ook reist. Misschien was dit de inspiratie voor het gedicht van Francis Thompson:

Isaac Newton

Deze vergelijking, voor het eerst afgeleid door Sir Isaac Newton, vertelt ons veel. U kunt bijvoorbeeld vermoeden dat, omdat Jupiter 318 keer zo zwaar is als de aarde, u 318 keer zo zwaar zou moeten wegen als thuis. Dit zou waar zijn als Jupiter hetzelfde was grootte als de aarde. Maar Jupiter is 11 keer de straal van de aarde, dus je bent 11 keer verder van het centrum verwijderd. Dit vermindert de aantrekkingskracht met een factor 112 wat resulteert in ongeveer 2,53 keer de aantrekkingskracht van de aarde op jou. een neutronenster maakt je onvoorstelbaar zwaar. De ster is niet alleen erg massief om mee te beginnen (ongeveer hetzelfde als de zon), maar hij is ook ongelooflijk klein (ongeveer zo groot als San Francisco), dus je bent heel dicht bij het centrum een d r is een heel klein aantal. Kleine getallen in de noemer van een breuk leiden tot zeer grote resultaten!