Tot waar reikt het zwaarteveld van de aarde en waarom is de veldsterkte niet overal even groot op de aarde?

Maxim, 16 jaar
20 november 2010

Een appel die van een boom valt, valt op de grond (al dan niet met een tussenstop op het hoofd van ene Newton). Maar tot op welke hoogte wordt iets (niet noodzakelijk een appel, maar ook iets met een veel grotere massa) aangetrokken door de aarde?
Al surfend op het net vond ik ook een afbeelding die de gravitatiekracht op aarde weergeeft, hieruit blijkt dat de aarde niet overal even hard trekt. (Volgens mijn interpretatie van de afbeelding.) Hoe komt het en waarom leren wij dan op school dat de aarde met 9,81 Newton per kilogram aan een voorwerp trekt ? Vanwaar komt dan deze constante? Zijn de verschillen misschien te klein en hebben ze daarom een soort van gemiddelde berekend wat 9,81N/kg bleek te zijn?

Antwoord

Hallo Maxim,

Het zwaarteveld van de Aarde is het gevolg van de zwaartekracht tussen de Aarde en het "vallende voorwerp". Ken je de formule van Newton voor de zwaartekracht?

F = G * (m1*m2)/r^2

F is de kracht, m1 en m2 zijn de massa's die elkaar aantrekken, G is een evenredigheidsconstante en r is de afstand tussen de massa's.

Je ziet dat de zwaartekracht omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de afstand. Er is dus niet zoiets als een "maximale hoogte" voor het zwaarteveld van de Aarde. Het is wel zo dat het zwaarteveld alsmaar zwakker wordt als je verder van de Aarde weggaat. Om je een idee te geven, in het internationaal ruimtestation is het zwaarteveld nog altijd 90% van de waarde op het aardoppervlak.

Het is inderdaad zo dat de 9,81 N/kg die je hebt geleerd een gemiddelde is. Er zijn kleine fluctuaties die vooral het gevolg zijn van het feit dat de Aarde niet perfect rond is en dat de Aarde (vooral de aardkorst) niet homogeen is. De oceanen met water en landoppervlak en bergen (je "ziet" trouwens de grote gebergteketens op die figuur!) hebben een andere soortelijke dichtheid. Dit zorgt voor heel kleine fluctuaties. Daarnaast moet je er ook rekening mee houden dat de Aarde ronddraait en dat een klein deel van de zwaatekracht dient als centripetale kracht om het voorwerp samen met de Aarde te laten ronddraaien.

Al deze effecten zorgen echter voor een fluctuatie van minder van 1%. Voor de meeste toepassingen, ik denk even aan bouwkunde, vliegtuigen, enz. zijn deze fluctuaties klein genoeg om verwaarloosd te worden en kunnen we de waarde van 9,81 N/kg hanteren.

Groetjes,

Philippe
Postdoctoraal Onderzoeker Fysica, Vrije Universiteit Brussel & Iowa State University

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2020
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen