▷ Wat is zwaartekracht? (formule en waarde)

In dit artikel wordt uitgelegd wat zwaartekracht is. Je zult dus de definitie van zwaartekracht vinden, hoe deze wordt berekend en de geschiedenis van dit belangrijke fenomeen in de natuurkunde.

Wat is zwaartekracht?

Zwaartekracht , ook wel zwaartekrachtinteractie of zwaartekracht genoemd, is een natuurlijk fenomeen waarbij het ene lichaam wordt aangetrokken tot een ander lichaam.

Preciezer gezegd: zwaartekracht is de versnelling waarmee een lichaam in het zwaartekrachtveld van een ander lichaam wordt aangetrokken.

Zwaartekracht is geen kracht, maar eerder een versnelling. De eenheid van zwaartekracht is dus m/s ² , maar kan ook worden uitgedrukt in N/kg.

In de natuurkunde is het belangrijk om de concepten zwaartekracht en zwaartekracht te onderscheiden. Zwaartekracht is de versnelling waarmee een lichaam naar een ander lichaam wordt aangetrokken, maar de zwaartekracht (of zwaartekracht) is de kracht die inwerkt op een lichaam dat zich in een zwaartekrachtveld bevindt.

zwaartekracht formule

De zwaartekracht is gelijk aan de universele zwaartekrachtconstante, vermenigvuldigd met de massa van het lichaam dat het zwaartekrachtveld creëert, gedeeld door het kwadraat van de afstand tussen het studiepunt en het midden van het lichaam.

De formule voor het berekenen van de zwaartekracht is daarom als volgt:

$g=\cfrac{G\cdot M}{r^2}$

Goud:

$g$

is de zwaartekracht.
$G$

is de universele zwaartekrachtconstante, waarvan de waarde is

$6,674\cdot 10^{-11} \ N\cdot m^2/kg^2$

.
$M$

is de massa van het lichaam dat het zwaartekrachtveld creëert, uitgedrukt in kilogram.
$r$

is de afstand tussen het lichaam dat het zwaartekrachtveld creëert en het lichaam dat door de zwaartekracht wordt aangetrokken, uitgedrukt in meters.

Merk op dat de zwaartekracht niet afhankelijk is van de massa van het aangetrokken object, maar van de massa die het veld creëert en de afstand tussen de twee lichamen.
Bovendien is de richting van de zwaartekracht de denkbeeldige lijn die loopt tussen de massa die het zwaartekrachtveld creëert en de massa die door het veld wordt aangetrokken.
Ten slotte is de richting van de zwaartekrachtvector naar het massamiddelpunt dat het veld creëert.

Zwaartekrachtwaarde

De waarde van de zwaartekracht op aarde is 9,80665 m/s ² . Dit betekent dat een voorwerp dat zich in vrije val op het aardoppervlak bevindt, voor elke seconde val met 9,8 m/s versnelt.

De waarde van de zwaartekracht varieert echter enigszins, afhankelijk van onder meer de hoogte en breedtegraad. Dit is de reden waarom de waarde van 9,80665 m/s ² wordt beschouwd als de standaardwaarde van de zwaartekracht op aarde.

Bovendien verandert de waarde van de zwaartekracht in de ruimte tussen planeten, omdat elke ster een andere massa en straal heeft. De waarden van de zwaartekracht van de verschillende planeten van het zonnestelsel zijn dus als volgt:

Planeet	Gewicht (kg)	Straal (m)	Zwaartekracht (m/s ² )
Kwik	3,3 10 ²³	2.4 · 10 ⁶	3,70
Venus	4,9 10 ²⁴	6.1 10 ⁶	8.85
Landen	6,0 10 ²⁴	6,4 10 ⁶	9.81
Maart	6,4 10 ²³	3,4 10 ⁶	3,72
Jupiter	1,9 10 ²⁷	7.1 10 ⁷	26:39
Saturnus	5,7 10 ²⁶	6,0 10 ⁷	11:67 uur
Uranus	8,7 10 ²⁵	2,6 10 ⁷	11:43 uur
Neptunus	1,0 10 ²⁶	1.2 10 ⁶	11.07

De wet van de zwaartekracht

De wet van de zwaartekracht (of de wet van de universele zwaartekracht ) is een natuurkundige wet die ons in staat stelt de zwaartekracht te bepalen, dat wil zeggen dat de wet van de zwaartekracht de kracht definieert waarmee twee lichamen met een massa elkaar aantrekken.

De formule voor de wet van de zwaartekracht is dus als volgt:

$F=G\cdot \cfrac{m_1\cdot m_2}{r^2}$

Goud:

$F$

is de zwaartekracht.
$G$

is de universele zwaartekrachtconstante, waarvan de waarde is

$6,674\cdot 10^{-11} \ N\cdot m^2/kg^2$

.
$m_1$

is de massa van een lichaam, uitgedrukt in kilogram.
$m_2$

is de massa van het andere lichaam, uitgedrukt in kilogram.
$r$

is de afstand tussen de twee lichamen, uitgedrukt in meters.

Aan de andere kant kan de wet van de zwaartekracht vereenvoudigd worden als we de zwaartekrachtformule vervangen door de vorige uitdrukking.

$\left.\begin{array}{l}F=G\cdot \cfrac{M\cdot m}{r^2}\\[3ex]g=\cfrac{G\cdot M}{r^ 2}\end{array} \right\}\ \longrightarrow \ F=m\cdot g$

In feite is dit de formule die wordt gebruikt om het gewicht in de natuurkunde te berekenen .

geschiedenis van de zwaartekracht

Al in oude beschavingen begonnen we het fenomeen zwaartekracht te bestuderen. Zo vielen in deze tijd de Griekse Archimedes en de Romein Vitruvius op, die bepaalde concepten konden ontdekken die verband hielden met de zwaartekracht, maar niet met de werking ervan.

Later, tussen het einde van de 16e eeuw en het begin van de 17e eeuw, toonde de wetenschapper Galileo Galilei aan dat de versnelling van de zwaartekracht voor alle lichamen hetzelfde is. Met andere woorden: de zwaartekracht is niet afhankelijk van de massa van het lichaam dat wordt blootgesteld aan het effect van een zwaartekrachtveld.

In 1687 profiteerde de Engelse natuurkundige Isaac Newton van de eerder gedane ontdekkingen om zijn werk getiteld Principia te publiceren, waarin hij de zwaartekracht uitlegde. Nauwkeuriger afgeleid heeft Newton afgeleid dat de zwaartekracht tussen twee planeten omgekeerd evenredig moet zijn met het kwadraat van de afstand tussen deze twee planeten.

Hoewel de theorie van Newton de meeste zwaartekrachtbanen kon verklaren, vertoonde deze nog steeds enkele onvolkomenheden en was daarom in sommige gevallen niet bruikbaar. Zo publiceerde Albert Einstein in 1915 de theorie van de algemene relativiteitstheorie, die de wet van Newton aanvulde en verfijnde.

Gewichtloosheid

De staat van gewichtloosheid , of gewichtloosheid , verwijst naar het gevoel van gewichtloosheid. Dat wil zeggen dat in de toestand van gewichtloosheid de zwaartekracht wordt tegengegaan en dat het lichaam dus in rust blijft.

Astronauten in de ruimte ervaren bijvoorbeeld de toestand van gewichtloosheid omdat ze door de ruimte kunnen bewegen zonder door de aarde te worden getrokken.

Een persoon is echter ook gewichtloos als hij in een stoel zit, omdat de stoel een kracht uitoefent die de kracht van het gewicht tegenwerkt en de persoon in evenwicht houdt.