Hoe werkt zwaartekracht?

De zwaartekracht is de zwakste interactie die er in de natuur bestaat en zorgt ervoor dat twee lichamen elkaar aantrekken. We hebben allemaal wel eens meegemaakt dat we een voorwerp dat we vasthouden, lieten vallen. Wat er dan gebeurt, is dat het valt en op de grond terechtkomt. Je hebt vast wel eens gehoord van Isaac Newtons appel , het verhaal over de Engelse natuurkundige die onder een boom zat en toekeek hoe een appel in het gras viel. Naar verluidt vroeg hij zich toen af ​​waarom de appel viel, maar de maan niet. En van daaruit begon hij zijn onderzoek naar zwaartekracht.

Wat we wisten, wat Newton en Galileo ontdekten, is dat zwaartekracht versnelling veroorzaakt. Het voorwerp dat aanvankelijk nog in je hand zat, valt met versnelling naar beneden wanneer je je hand loslaat. Zoals ik in het begin al zei, zorgt de zwaartekracht ervoor dat twee voorwerpen elkaar aantrekken. En die aantrekkingskracht, of die kracht, hangt van twee dingen af: in dit geval de massa van de aarde en de massa van het voorwerp dat je hand loslaat.

Het is belangrijk om te weten dat versnelling onafhankelijk is van de massa van het vallende object. Als ik iets heel groots wil versnellen, moet ik veel kracht uitoefenen; als ik iets kleiners moet versnellen, hoef ik minder kracht uit te oefenen, maar de versnelling is hetzelfde. Dit is wat Galileo aantoonde toen hij de Toren van Pisa beklom en metalen ballen met verschillende massa's liet vallen om aan te tonen dat de daaltijd onafhankelijk is van de massa van het vallende object, omdat de versnelling veroorzaakt door de zwaartekracht hetzelfde is. Als je je afvraagt ​​waarom hij geen veren of boombladeren liet vallen, is de verklaring dat hij dat niet deed om zich geen zorgen te hoeven maken over het extra effect van wrijving.

In werkelijkheid bewegen beide wanneer iets valt: de aarde beweegt, en het vallende object beweegt. Het punt is dat de zwaartekracht die het kleine object dat uit je hand valt op de immense aarde uitoefent, erg klein is, waardoor we het niet merken.

Dingen veranderen wanneer we twee dingen met een vergelijkbare massa vergelijken, zoals de maan die om de aarde draait. Waarom valt de maan niet? De verklaring is dat de maan, toen hij in het zonnestelsel ontstond, niet stilstond; hij draaide met een bepaalde snelheid. Deze draaiing zorgt ervoor dat hij niet valt. Maar het is de zwaartekracht die hem laat draaien. Het is net als de lasso van een cowboy op een rodeo: als hij hem draait, valt de lasso niet. De zwaartekracht van de aarde op de maan heeft een vergelijkbaar effect.

Wat ik tot nu toe heb uitgelegd, is de natuurkunde die door Galileo en Newton is ontdekt. ​​Maar wanneer Einstein ten tonele verschijnt, veranderen de zaken. Einsteins zwaartekracht beïnvloedt ook de tijd, omdat zwaartekracht volgens zijn theorie een effect is van de kromming van de ruimtetijd. Zoals hij aantoonde, verloopt de tijd langzamer wanneer het zwaartekrachtveld erg sterk is.

Stel je voor dat een voorwerp uit je hand valt wanneer je het loslaat, dan lijkt het in een rechte lijn te vallen, maar in werkelijkheid is dat niet zo. Als we de kleine veranderingen in de zwaartekracht zouden kunnen zien, zouden we zien dat er kleine afwijkingen naast optreden. Hoewel het voor ons rechte lijnen lijken, zijn ze dat in een gekromde ruimtetijd zoals de onze niet helemaal. Het zijn rechte lijnen die zijn aangepast aan die geometrie, zoals wanneer je een rechte lijn tekent op een bol of een cilinder.

Een ander onderwerp dat je misschien interesseert, is de relatie tussen zwaartekracht en gewicht. Je gewicht is precies de kracht waarmee de aarde je aantrekt. Als je op de maan zou zijn, zou je gewicht lager zijn, omdat onze satelliet een veel kleinere massa heeft dan onze planeet, en de zwaartekracht die hij uitoefent dus ook kleiner is. En daarom wegen astronauten, die overal dezelfde massa hebben, op de maan minder dan op aarde, omdat de twee hemellichamen inderdaad een verschillende massa hebben. Je kunt je voorstellen dat de deeltjes waaruit beide lichamen bestaan, aan de massa van de astronaut trekken en hem aantrekken. Op de maan zijn er minder deeltjes die die aantrekkingskracht uitoefenen dan op aarde, dus is de zwaartekracht kleiner.

Ruth Lazkoz heeft een doctoraat in de natuurkunde en is hoogleraar aan de Universiteit van Baskenland.

Coördinatie en schrijven: Victoria Toro .

Vraag verzonden via e-mail door Francisco Gómez .

Nosotras Respondemos is een wekelijkse wetenschappelijke consultatie, gesponsord door het L'Oréal-Unesco programma 'For Women in Science' en Bristol Myers Squibb , die vragen van lezers over wetenschap en technologie beantwoordt. Deze vragen worden beantwoord door wetenschappers en technologen, leden van AMIT (Association of Women Researchers and Technologists). Stuur uw vragen naar [email protected] of via X #nosotrasrespondemos.