Zwaartekracht

Wetenswaardigheden over zwaartekracht

18-4-2025

Zwaartekracht

Door Ap Cloosterman.

In het jaar 1666 toen Newton onder een appelboom zat, viel er een appel op zijn hoofd: Een voorwerp valt door de aardse zwaartekracht altijd verticaal naar beneden!

Wetenswaardigheden over zwaartekracht

De zwaartekracht of gravitatie is een aantrekkende kracht die twee of meer lichamen op elkaar uitoefenen. Zwaartekracht speelt een rol bij het aardse klimaat: De hellingshoek (obliquiteit) van de Aarde wordt er mede door bepaald.

Massa is een voorwerp-eigenschap en kan gezien worden als het totaal aantal moleculen waaruit iets bestaat. De meeteenheid is de kilogram. Massa van een voorwerp verandert niet. Massa is op Aarde even groot als op de Maan of Mars. Maar het gewicht is duidelijk verschillend! Gewicht is de kracht waarmee een massa duwt op zijn draagvlak.

De eenheid van gewicht is Newton. Onze notatie in kilogram is dus verkeerd!
1 kilo = 9.81Newton (N) en 1N = 0.102 kilo.
Iemand weegt dus geen 80 kg, maar 80 x 9.81 = 784.8 Newton.
Probeer dat maar eens de mensheid wijs te maken!

Elk voorwerp heeft een massa

Isaac Newton (1643 – 1727) bedacht, dat massa’s elkaar aantrekken en dat de zwaarste massa het lichtere voorwerp naar zich toetrekt: De appel valt dus op de Aarde en (gelukkig) en niet omgekeerd.

In de praktijk trekt de appel natuurlijk ook aan de Aarde. De wet van Newton betreft de aantrekkingskracht (F), die de Aarde uitoefent op een voorwerp dat zich op het aardoppervlak bevindt volgens de formule F = m x g. Hierin is m de massa van het object dat wordt aangetrokken in kilogram, g is de valversnelling op Aarde en heeft een waarde van 9.81m/sec2. De aantrekkingskracht van de Aarde op ons lichaam is ons lichaamsgewicht en wordt dus uitgedrukt in Newton.

Voor de mens zijn 3 dimensies waarneembaar: Lengte, breedte en hoogte. Albert Einstein (1879 – 1955) voegde een vierde dimensie hieraan toe: Tijd/Ruimte (algemene relativiteitstheorie) Deze dimensie geldt volgens Einstein voornamelijk in de ruimte, waar sprake is van grote afstanden. De dimensie Tijd/Ruimte ziet Einstein als een rubber laken waar sterren en planeten een deuk in veroorzaken.

Een balletje met voldoende snelheid zal zonder weerstand rondom het dieptepunt van het laken blijven draaien.

Bezien we nu ons zonnestelsel: dan veroorzaakt de Zon een flinke deuk in dit laken (Tijd/Ruimte), waardoor planeten rondom de Zon blijven draaien. Onderstaande afbeelding: kromming van de ruimte door de Aarde:

De deuk, de kromming door de Aarde in het weefsel ruimtetijd.

Volgens Newton heeft een massa geen invloed op licht (volgens Newton is licht een massaloze golf), zodat licht zich langs een zware massa zijn weg rechtdoor zal vervolgen. Volgens Einstein is licht een energiepakketje, dat zich als een golf voortbeweegt en wel degelijk onder invloed van massa kan afbuigen.
Tijdens een zonsverduistering (de Maan staat tussen Zon en Aarde) is deze theorie van Einstein keihard bewezen:

Een bepaalde ster is, die achter de Zon staat is op Aarde niet zichtbaar. De Zon overstraalt het licht van de ster. Bij een zonsverduistering is er geen sprake van overstraling door de Zon en zien we de ster wel staan en dat komt omdat het sterlicht door de Zon wordt afgebogen in de richting van de Aarde. Zie ook onderstaande afbeelding.

De Aarde kent verschillen in zwaartekracht

Zwaartekracht werkt vanuit het middelpunt van de materie. De zwaartekracht van de Aarde wordt beïnvloed door hoge bergen, diepe troggen in de oceaanbodem, de dikte en dichtheid van lagen gesteente en de afwijkende bolvorm.

Geel is het sterkst, blauw het zwakst.

De nevenstaande afbeelding geeft de vorm van de Aarde “misvormd” weer door de zwaartekracht.

Hoeveel de zwaartekracht precies verschilt, wordt gemeten door ESA’s Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer (GOCE) satelliet.

GOCE – ESA’s zwaartekrachtverkenner

Om het sterkst mogelijke zwaartekrachtsignaal waar te kunnen waarnemen gaat GOCE in een lage baan om de Aarde vliegen, 255 kilometer boven de Aarde. In zijn baan rond de Aarde komt het ruimtevaartuig over gebieden waarvan de zwaartekracht verschilt. GOCE beweegt hierdoor op en neer. Met zijn antenne zendt hij vervolgens deze veranderingen door. In oceanen veroorzaken de aardse zwaartekracht niveauverschillen. Over een afstand van honderd kilometer kan het waterniveau hierdoor meerdere meters in hoogte verschillen!

Tussen de oostelijke Middellandse Zee en de Rode Zee zit bijvoorbeeld een hoogteverschil. Omdat het Suez kanaal over vlak terrein loopt, zijn daar voor de scheepvaart geen sluizen nodig. Zodoende kan het water uit de Rode zee ongehinderd de Middellandse Zee instromen.

Het meten van zwaartekrachtgolven

Zwaartekrachtgolven of gravitatiegolven zijn “verstoringen in de kromming van de ruimtetijd”, die zich van de bron af voortbewegen als golven. Ze vervoeren energie als zwaartekrachtstraling. Het zijn met andere woorden rimpels in het weefsel van de ruimtetijd, die zich met de snelheid van het licht voortbewegen en die energie afvoeren. Als je je hand beweegt door stilstaand water, zie je rimpels ontstaan als gevolg van de beweging en welke zich door het water naar de kant bewegen. Volgens de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein gebeurt hetzelfde als zware objecten om elkaar heen draaien en daarmee het “weefsel” ruimtetijd laten rimpelen.

Nu is het zo, dat als een voorwerp een zwaartekrachtgolf opneemt dan neemt zijn lengte toe!. Volgens de theorie is die vervorming extreem klein, in de orde van -21 meter (1 gedeeld door 10.000.000.000.000.000.000.000) De vervormingen zijn te meten met een interferometer.

Wereldwijd zijn er 5 detectoren voor het meten van zwaartekrachtgolven: LIGO in Livingston, LIGO in Hanford, LIGO in India, Virgo in Pisa en Kagra. LIGO Hanford (in het zuidoosten van de staat Washington) en LIGO Livingston liggen 3002 km uit elkaar.

Er is geld te verdienen met het verschil in zwaartekracht

Je zou verwachten dat bij het afwegen van goud een balans wordt gekozen waarbij de zwaartekracht niet van invloed is:

De zwaartekracht werkt aan beide kanten van de weegschaal waardoor de zwaartekracht geen rol speelt.

Goud wordt gewogen met een juweliers weegschaal (slechts één schaal!) en wel aan de hand van de hoeveelheid druk die uitgeoefend wordt op de sensor. Deze sensor meet de druk die ontstaat door het te wegen voorwerp. De sensor geeft daarna de informatie door aan een chip die in de weegschaal zit. Deze chip zet dan de informatie om naar cijfers die je kunt aflezen op het scherm van de weegschaal. Dat betekent dus dat het gewicht verschillend kan zijn op verschillende plaatsen op Aarde.

Juweliersweegschaal

Het komt mij dan ook bijzonder vreemd over wat ik lees op de website van  www.goudenzilverweging.nl.

Zolang de weegschaal op Aarde wordt gebruikt is er niets aan de hand ??  Dan kan de zwaartekracht F in massa omgerekend worden: F= m x 10.
m = F/10

 

 

 

 

 

Dat is echter een ruwe berekening, immers de zwaartekracht F zou op de diverse plaatsen moeten zijn;
* in Nederland en België; F= m x 9,81
* op de evenaar; F= m x 9,78
* op de Noordpool; F = m x 9,83
* op de maan; F= m x 1,63
In Nederland geldt voor een voorwerp met een massa van 50 kg:
F= 50 x 9,81  = 490,5 N = 49,05 kg.
Dat betekent dat de weegschaal op de evenaar niet 49,05 kg aanwijst maar 50 x 9,78/9,81 = 49,85 kg.
Op de Noordpool wijst de weegschaal 50 x 9,83/9,81 = 50,1 kg aan.
Op de maan wijst de weegschaal 50 x 1,63/9,81 = 8,3 kg aan.

Dus: koop goud op de Evenaar of liever op de Maan en verkoop het op de Noordpool.

***