Swaartekrag: Verskil tussen weergawes
Content deleted Content added
→Swaartekrag op aarde: Verbeter |
Inligting bygewerk |
||
Lyn 2:
'''Swaartekrag''' of '''gravitasiekrag''' is 'n [[krag|aantrekkingskrag]] wat twee [[massa]]'s op mekaar uitoefen. Swaartekrag is die oorsaak van die afwaartse krag wat alle liggame op aarde ondervind. Swaartekrag kan egter ook oor 'n groot afstand uitgeoefen word soos byvoorbeeld tussen die [[aarde]] en die [[maan]] en selfs tussen [[sterrestelsel]]s. Dieselfde swaartekrag wat daarvoor verantwoordelik is dat 'n [[appel]] op die grond val, sorg ook daarvoor dat die maan of 'n [[satelliet]] in sy wentelbaan om die aarde bly en dat die aarde in sy baan om die son bly.
Swaartekrag of gravitasie is 'n krag wat 'n liggaam byvoorbeeld ten opsigte van die aarde ondervind. Die swaartekragwette is in die [[17de eeu|17e eeu]] deur Isaac Newton opgestel en later deur [[Albert Einstein|Einstein]] aangevul en ook verbeter.
Die talryke probleme wat egter nag met die toepassing van al die teorieë ondervind word, het die vermoede laat ontstaan dat die swaartekragteorie nag nie volledig afgerond is nie. Swaartekrag of [[Gravitasielens|gravitasie]] (g) is ʼn krag wat verskillende liggame (byvoorbeeld hemelliggame) op mekaar uitoefen. Die krag is klaarblyklik altyd in werking, ongeag die vorm, samestelling en [[Magnetiese dipool|magnetiese]] of [[elektriese lading]] van die materie.
Swaartekrag is egter slegs by liggame met groot massas van belang. Die krag wat byvoorbeeld tussen 2 persone (naby mekaar) bestaan, is maar enkele miljoenstes van 1 N. Die krag waarmee die aarde 'n persoon met 'n [[massa]] van 70 kg aantrek, is ongeveer 700 N. Die swaartekrag is voldoende om groot planete in 'n baan om die son te hou of om materie te laat saambol tot ʼn hemelliggaam.
== Klassieke opvatting ==
Deur die eeue heen het die mens 'n begrip probeer vorm van die krag waarmee die aarde 'n voorwerp aantrek. Dit is gedoen deur byvoorbeeld voorwerpe wat vry val, te bestudeer. [[Aristoteles]] (384-322 v.C.) het die opvatting gehad dat "swaar" liggame vinniger as "ligte" liggame val en die gedagte is eeue lank aangehang. [[Galileo Galilei]] (1564-1642) het egter eksperimente met staalballe van verskillende massas uitgevoer en vasgestel dat die valtye weinig verskil.
Swaartekrag is vir die eerste keer deur [[Isaac Newton]] (1642- 1727) as ʼn omvattende wisselwerking van kragte beskryf. Hy het dit kwantitatief omskryf as 'n krag tussen een liggaam (met massa M<sub>1</sub>) en 'n ander liggaam (M<sub>2</sub>) wat eweredig aan die massas van die liggame is en omgekeerd eweredig aan die [[kwadraat]] van die afstand tussen die liggame. Newton kon egter geen verklaring vir die oorsaak van swaartekragwerking gee nie.
Daar is beweer dat hy nie op feite gesteun het nie en ter verdediging het hy aangevoer dat die wet uit noukeurige waarneming afgelei is, en dat swaartekrag nie bloot 'n versinsel is nie. Teenswoordig sou Newton se aanvaarding van swaartekrag as 'n krag 'n hipotese genoem word.
== Moderne opvatting ==
Na aanleiding van die wenteling van die maan om die aarde het [[Albert Einstein|Einstein]] gevind dat dit moeilik is om 'n onderskeid tussen swaartekrag en beweging te maak. Hy het dit geïllustreer aan die hand van die vrye val van 'n voorwerp (byvoorbeeld 'n [[satelliet]]), waarby die voorwerp aan sowel versnelling as swaartekrag onderworpe is. Indien 2 bewegende liggame ʼn [[krag]] op mekaar uitoefen, is dit volgens Einstein dus onmoontlik om vas te stel of die krag aan swaartekrag of aan versnelling toegeskryf kan word.
Dit is selfs onmoontlik om vas te stel of 'n liggaam beweeg (of stilstaan), want die beweging vind altyd relatief tot ander liggame plaas. Hieruit is die beroemde relatiwiteitsteorie geformuleer. In die algemene relatiwiteitsteorie word die konvensionele swaartekragstelsel beskou as 'n stelsel sonder swaartekrag wat aan ʼn versnelling onderhewig is. Die swaartekrag- of gravitasieveld wat wel met 'n hemelliggaam geassosieer word, word dikwels met 'n fyn net vergelyk waarin 'n bal lê.
As die bal stil lê, vorm dit 'n holte in die net waarin dit as 't ware vasgevang word. As die bal egter in ʼn sirkelbaan aan die rol gesit word, beweeg dit al hoe verder van die middelpunt (die oorspronklike holte of posisie) af weg en kan selfs van die net afbeweeg. Die bal kan byvoorbeeld met 'n satelliet of met die [[aarde]] (in sy baan om die [[son]]) vergelyk word. Hierdie analogie word dikwels in die kosmologie gebruik in die soeke na verklarings vir die verskillende verskynsels in die heelal ([[Gravitasiekolk|gravitasiekolke]], ensovoorts) en ook in ʼn poging om 'n beter begrip van die [[hemelmeganika]] te vorm.
<br />
== Swaartekrag op aarde ==
Line 19 ⟶ 40:
:<math>g = -G\frac{m_s}{r^2}.</math>
Die swaartekragwette van Newton is op sy eenvoudigste vir puntmassas maar is deur Newton geformuleer om voorsiening te maak vir bolvormige liggame. Op aarde moet daarmee rekening gehou word dat die aardbol nie [[homogeen]] is nie (die massa is nie oral gelykmatig versprei nie). Daarom is die swaartekrag op sommige plekke op aarde ietwat groter as op ander plekke. Die vermindering van die swaarteversnelling met hoogte bo die [[seevlak]] is:
:<math>\Delta g = -2 g \frac{\Delta r}{r}.</math>
waar
Line 28 ⟶ 48:
Die waarde van hierdie vermindering is ongeveer 0,00288 m/s<sup>2</sup> vir elke [[kilometer]] bo die seevlak.
Verder sorg die rotasie van die aarde om sy as daarvoor dat alle voorwerpe op aarde ook 'n [[middelpuntvliedende krag]] het wat op hulle inwerk. Hoe verder 'n voorwerp van die as af is hoe groter is hierdie middelpuntvliedende krag.
Op die [[ewenaar]] is hierdie krag op sy grootste en by die pole is dit nul. Die netto krag wat 'n voorwerp dus weens swaartekrag ondervind sal dus groter wees hoe nader die voorwerp aan die pole is (m.a.w. hoe groter die [[breedtegraad]]). Laastens is die vorm van die aarde effens afgeplat by die pole. Dit beteken dat die pole nader aan die middelpunt van die aarde is en daarom is die swaartekrag daar ook effens groter. Die waarde van die swaarteversnelling op verskeie plekke is:<ref>{{en}}{{cite book
Line 75 ⟶ 97:
Daar is min bekend oor die ondersoek na swaartekrag in die antieke tyd; die [[filosofie|Griekse filosowe]] het egter soms daaroor gepraat. [[Aristoteles]] het byvoorbeeld gemeen dat alles na onder val omdat daar in die middel van die aarde die "natuurlike plek" van materie is in die sogenaamde [[scala naturæ|leer van die natuur]]. Tydens die [[wetenskaplike omwenteling]] was [[Galileo Galilei]] die eerste om swaartekrag te ondersoek deur middel van waarnemings van die bane van [[hemelliggame]] en [[eksperiment]]e op aarde.
[[Isaac Newton]] het die belangrikheid van swaartekrag in die [[sterrekunde]] raakgesien. Hy het met sy [[Newton se Swaartekragwet|swaartekragwet]] die bane van die planete verklaar wat [[Nicolaas Copernicus]], [[Johannes Kepler]] en [[Tycho Brahe]] vroeër reeds beskryf het maar nie kon verklaar nie. Daar bestaan 'n welbekende storie dat Newton sy inspirasie gekry het toe 'n appel op sy kop geval het toe hy onder 'n vrugteboord onder 'n boom 'n uiltjie geknip het, dit is egter onseker of die gebeurtenis wel plaasgevind het.
Hy het ook besef dat die maan inderwaarheid voortdurend na die aarde val, maar deur sy hoë snelheid nooit die aarde tref nie maar voortdurend om hom wentel. Newton het daarom ook gegis dat dit moontlik behoort te wees om 'n kanonkoeël in 'n wentelbaan te plaas as 'n mens dit teen 'n voldoende hoë snelheid (sien [[ontsnappingssnelheid]]) kon skiet. Tegnies gesproke sou dit meer akkuraat wees om te sê dat die maan en aarde beide rondom een gemeenskaplike punt wentel. Die uitwerking van die [[maan]] se swaartekrag op die aarde kan duidelik gesien word aan die [[gety]]e. == Kyk ook ==
Line 81 ⟶ 105:
== Verwysings ==
* Wêreldspektrum, 1982, ISBN 0908409680, volume 27, bl. 41 - 42
{{Verwysings}}
| |||