zwaartekracht - kies de puzzel om op te lossen

De zwaartekracht of gravitatie is een aantrekkende kracht die twee of meer massa's op elkaar uitoefenen. De zwaartekracht is een van de vier natuurkrachten. Deze kracht is op het niveau van atomen zeer klein vergeleken met de andere krachten, maar is de meest alledaagse op macroscopische afstanden: een op elk voorwerp werkende kracht, in de richting van het zwaartepunt en evenredig met de massa van het voorwerp. De zwaartekracht is op astronomische afstanden in nog sterkere mate de overheersende kracht, bijvoorbeeld tussen de aarde en de maan, tussen de zon en alle planeten en zelfs tussen sterrenstelsels, waardoor de uitdijing van het heelal tegengewerkt wordt. De zwaartekracht, die verantwoordelijk is voor het vallen van bijvoorbeeld een appel, zorgt er eveneens voor dat de maan of een satelliet in een baan om de aarde blijft, dat de aarde zelf in een baan om de zon blijft draaien, en dat de zon op zijn beurt samen met alle andere sterren van de Melkweg om een zeker middelpunt heen blijft draaien. Bovendien veroorzaakt de zwaartekracht de getijdenvelden rond het massamiddelpunt van een hemellichaam. De getijdenvelden van de zon en de maan zijn op de aarde bijvoorbeeld verantwoordelijk voor een verschijnsel als springtij. De gravitatiewet van Newton luidt: F g = G ⋅ m ⋅ M r 2 {\displaystyle F_{g}=G\cdot {\frac {m\cdot M}{r^{2}}}} met F g {\displaystyle F_{g}} de zwaartekracht tussen twee voorwerpen (in newton) m {\displaystyle m} de massa van het eerste voorwerp (in kg) M {\displaystyle M} de massa van het tweede voorwerp (in kg) r {\displaystyle r} de afstand tussen de zwaartepunten van die voorwerpen (in m) G {\displaystyle G} de gravitatieconstante = (6,67428 ± 0,00067) × 10−11 Nm2 kg−2.De aantrekkingskracht die de aarde uitoefent op een voorwerp dat zich op het aardoppervlak bevindt kan berekend worden door in deze vergelijking voor m 1 {\displaystyle m_{1}} de massa van de aarde te gebruiken, en voor r {\displaystyle r} de (gemiddelde) straal van de aarde. In dat geval kan bovenstaande vergelijking vereenvoudigd worden tot: De vergelijking wordt meestal geschreven als: F z = m ⋅ g {\displaystyle F_{z}=m\cdot g} waarin m {\displaystyle m} de massa van het betreffende voorwerp is, en g {\displaystyle g} de hierboven berekende valversnelling aan het aardoppervlak. De vergelijking tussen F z {\displaystyle F_{z}} en F g {\displaystyle F_{g}} luidt: F z = F g {\displaystyle F_{z}=F_{g}} dus m ⋅ g = G ⋅ m ⋅ M r 2 {\displaystyle m\cdot g=G\cdot {\frac {m\cdot M}{r^{2}}}} De bepaling van de zwaartekracht van de planeet: g = G ⋅ M r 2 {\displaystyle g={\frac {G\cdot M}{r^{2}}}} waarin g = G ⋅ M aarde r aarde 2 ≈ 9 , 81 m/s 2 {\displaystyle g=G\cdot {\frac {M_{\text{aarde}}}{r_{\text{aarde}}^{2}}}\approx 9{,}81{\text{ m/s}}^{2}} De gravitatiewet van Newton geeft de aantrekkingskracht tussen twee puntmassa's, maar geldt ook voor homogene bolvormige lichamen.