Zwaartekracht op de aarde: de basis

Het is vanzelfsprekend dat we buiten kunnen wandelen en dat als we iets uit de handen laten vallen dat het op de grond valt. Bij alle handelingen die we uitvoeren speelt zwaartekracht een rol. Deze onzichtbare kracht behoort tot een van de vier natuurkrachten en het heeft te maken tussen de aantrekkingskracht tussen twee objecten. De aarde is een soort van grote magneet en trekt alles naar zich toe. Wanneer je buiten de invloedsfeer van onze planeet kom, zul je zweven. Zwaartekracht van planeten wordt gebruikt in de ruimtevaart. Bij een slingeruurwerk wordt er ook gebruik gemaakt van de zwaartekracht.

Zwaartekracht

Als je springt, zul je daarna weer op de grond terecht komen. Dat komt door de zwaartekracht die alles weer naar zich toe trekt. Het is een onzichtbare aantrekkingskracht wat behoort tot een van de vier natuurkrachten. De vier natuurkrachten zijn: de sterke kernkracht, electromagnetische kracht, zwakke kernkracht en zwaartekracht. Zwaartekracht is een aantrekkingskracht tussen twee objecten. Als je een bal in de lucht gooit, hebben zowel de bal als de aarde een aantrekkingskracht op elkaar. Omdat de massa van de aarde vele malen groter is, lijkt het alsof alleen de aarde aantrekkingkracht heeft. Hoe groter een object is, hoe meer aantrekkingskracht er is. De zon is enorm groot, waarbij de aarde en andere planeten van ons zonnestelsel slechts kleine objecten zijn. Daarom draaien de planten van ons zonnestelsel om de zon heen.

Zwaartekracht meten

De zwaartekracht van de aarde trekt alles aan het oppervlak naar zich toe. Wij zijn er op gebouwd om goed te kunnen leven op aarde. We kunnen deze kracht meten aan de mate waarin de veer in een veerbalans uitgerekt wordt. We meten deze kracht in gewicht dat we weergeven in grammen of kilo’s. Wetenschappelijk wordt deze kracht uitgedrukt in eenheden die we newtons noemen. Hoe meer massa een voorwerp heeft, en dus zwaarder is, hoe sterker het wordt aangetrokken naar de aarde. Een voorbeeld van een groot object is de maan. De maan en aarde trekken elkaar aan, maar de aarde is een stuk zwaarder. De aarde staat bijna stil, terwijl de maan om de aarde draait. We merken de aantrekkingskracht van de maan aan de getijden eb en vloed.

Zwaartekracht op aarde

De aarde is niet helemaal rond en is bij de polen iets afgeplat. Dit houdt in dat de polen zich ongeveer 21 kilometer dichter bij de kern van de aarde bevinden dan de evenaar. Hierdoor is de zwaartekracht op de polen ietsjes groter. Bij de aarde moeten we er ook rekening mee houden dat de massa van binnen niet overal gelijkmatig is verspreid, waardoor de plekken waar er massievere steensoorten zijn iets meer zwaartekracht kunnen hebben. De aarde roteert om haar as en dit zorgt ervoor dat voorwerpen op aarde naast de zwaartekracht ook naast een middelpuntvliedende kracht werken. Dit gaat min of meer tegen de richting van de zwaartekracht in. Hoe verder de plek zich van de as van de aarde af bevindt, hoe groter de middelpuntvliedende kracht is. Op de evenaar is deze kracht het grootst, terwijl het aan de polen nul is. De gemeten zwaartekracht is daarom op hogere breedtegraden groter dan op lagere.

Uit het lood

Een gebouw kan erg hoog zijn. Zo zijn er op aarde vele hoge wolkenkrabbers. Als de top recht boven de basis staat, kan een lang, smal voorwerp rechtop blijven staan. De zwaartekracht werkt dan recht door het voorwerp naar beneden. Als een gebouw op een zachte ondergrond wordt gebouwd, bijvoorbeeld de toren van Pisa in Italië, dan raakt het uit het lood. De toren begint over te hellen en als er niets aan wordt gedaan, zal het uiteindelijk omvallen. Als je bijvoorbeeld op stelten staat, gaat het goed zolang je rechtop staat. Als je uit het lood bent, zal je door de zwaartekracht omvallen.

Vrije val op topsnelheid

Als je een parachutesprong maakt, zul je tijdens de val steeds sneller naar de grond getrokken worden totdat de zwaartekracht waardoor je naar beneden getrokken wordt gelijk is aan de luchtweerstand die onder tegen je aandrukt. Als deze twee krachten even groot zijn, versnelt hij niet langer. De uiteindelijke topsnelheid van een val is ongeveer 200 km per uur en dit wordt ook wel eindsnelheid genoemd. Als je ongedeerd op de grond wilt komen, zul je deze snelheid remmen door de parashute uit te laten komen.

Ruimteschip op zwaartekracht

In het jaar 1997 werd het ruimteschip Cassini-Huygens de ruimte ingestuurd naar de grote planeet Saturnus. Hierbij werd er gebruik gemaakt van de zogenaamde katapultmethode. Men lanceerde het ruimteschip eerst naar de planeet Venus. Door de zwaartekracht van Venus versnelde het ruimteschip totdat het in een slingerbeweging rond de planeet schoot en opnieuw koers zette naar de aarde. Door de zwaartekracht van de aarde kreeg het schip nog meer snelheid waarna het om de zon slingerde om opnieuw rond Venus te slingeren. Als laatste werd het rond Jupiter gestuurd voordat hij bij Saturnus aankwam.

Slingeren

Door middel van zwaartekracht worden slingeruurwerken aangedreven. Er hangt een gewicht aan een koord dat rond een trommel is gewonden. Door de zwaartekracht wordt het gewicht naar beneden getrokken dat de trommel laat draaien. Bij iedere zwaai van de slinger draait de trommel door het ontsnappingsmechanisme een klein stukje in het rond. De slinger krijgt vervolgens een kleine terugslag van de trommel. Dit levert genoeg energie om de slinger aan de gang te houden en de klok te laten blijven tikken.

Lees verder

• Ons zonnestelsel: het ontstaan, de planeten en de zon
• Het zonnestelsel: aarde
• De maan: belangrijk hemellichaam bij de aarde
• Exoplaneten: wat zijn dat en hoe worden ze ontdekt
• De basis van het zonnestelsel: de zon