Steek wat op over de zwaartekracht

Wat is zwaartekracht?

De zwaartekracht is een van de vier fundamentale natuurkrachten die heersen in het heelal. In het dagelijks leven merk je maar van twee krachten iets: van de zwaartekracht en de elektromagnetische kracht.

Beide natuurkrachten hebben een oneindig bereik. Dat betekent dat alle massa's in het heelal elkaar aantrekken via de zwaartekracht, en dat de elektromagnetische kracht in de vorm van licht zelfs vanuit verre sterrenstelsels te zien is.

De twee andere natuurkrachten noemen we de kernkrachten, omdat ze alleen in atomen werken. De sterke kernkracht houdt de atoomkern samen en de zwakke kernkracht speelt een rol bij radioactief verval.

De vier fundamentale natuurkrachten zijn:

• Zwaartekracht
• Elektromagnetische kracht
• Zwakke kernkracht
• Sterke kernkracht

Wie ontdekte de zwaartekracht?

In 1687 beschreef de Engelse natuurkundige Isaac Newton als eerste de zwaartekracht. Volgens Newton houdt de massa van een lichaam verband met zijn aantrekkingskracht. Daarom bedraagt de zwaartekracht op de maan slechts 16,6 procent van de aantrekkingskracht van de aarde, omdat de massa van de maan zo veel kleiner is.

De wet van de zwaartekracht beschreef ook hoe de aantrekkingskracht van de zon op de omliggende planeten afneemt met het omgekeerde kwadraat van de afstand. Als een planeet twee keer zo ver van de zon vandaan is als een andere planeet, is de zwaartekracht van de zon daar dus maar een kwart zo sterk.

Newton voorspelde zelfs het bestaan van de nog niet ontdekte planeet Neptunus, want de baan van de planeet Uranus valt alleen te verklaren als er verderop in het zonnestelsel nog een planeet is met de massa en baan van Neptunus.

Hoe wordt de zwaartekracht berekend?

Volgens de zwaartekrachtwet of gravitatiewet van Isaac Newton is de kracht die de planeten in hun baan om de zon houdt, evenredig aan de massa van zowel de zon als de planeten.

In zijn beroemde formule vermeldt hij de massa van de zon als M en de massa van de planeten als m, en het symbool voor de afstand is r.

De aantrekkingskracht of zwaartekracht F tussen de zon en de planeten wordt berekend met de vergelijking F = GMm/r2, waarbij de gravitatieconstante G overal in het heelal en in elke tijd hetzelfde is.

Geldt de zwaartekracht wet van Newton nog?

Begin 20e eeuw werd het duidelijk dat de klassieke wet van de zwaartekracht de baan van Mercurius om de zon niet helemaal kon verklaren. Volgens de wet moest er een planeetje tussen Mercurius en de zon zijn, maar dat is er niet.

Het raadsel werd opgelost in 1916, toen Albert Einstein zijn revolutionaire relativiteitstheorie publiceerde. De theorie stelt vast dat de zwaartekracht werkt door de ruimte te krommen. Mercurius blijft in zijn baan om de zon doordat het sterke gravitatieveld van de ster een komvormige kromming in de ruimte vormt, waarin het planeetje draait als een balletje in een roulettespel. Met de relativiteitstheorie is de baan van Mercurius exact te berekenen.