Massa en zwaartekracht
Op de vraag of de wetten van Newton altijd waar zijn, antwoord fysicus in http://askthephysicist.com/ask_phys_q&a.html : No, not if the frame of reference you are in is accelerating. Nu is overal in het heelal, voor zover de observaties reiken, een versnelling aanwezig die werkt op massa, die versnelling noemt zwaartekracht. Er stelt zich een probleem.
Newtons wetten werken enkel in een bepaald referentiekader, we zullen hieronder een paar voorbeelden beschouwen die doorgaans gebruikt worden om Newtons wetten te illustreren, om zo dit Newtoniaans referentiekader te achterhalen;
- Een zware tanker vaart nog een hele tijd in dezelfde richting door, nadat de schroeven reeds op achteruit gezet zijn. De massa van de tanker neigt ertoe om in een cirkel (dus een kromme) rond de wereld te varen, dus niet in een rechte lijn. Om echt in een rechte lijn te varen zou een residuele kracht nodig zijn, om zwaartekracht te overwinnen. De rechte lijn die Newton poneert, geldt enkel in “Platland”. Newton is een dimensie vergeten.
- Om een auto van de rechte weg te brengen moet men er een kracht op toepassen. Dit geldt als bewijs voor Newton’s wet. Stel nu dat een wagen plots een weg tegenkomt die naar beneden helt, de auto zal er toe neigen om die helling af te dalen, ook al ligt ze niet op de “rechte lijn”. Zelfs als er geen sprake is van een neerwaardse helling, zal de auto ertoe neigen om een boogje om de aarde te rijden. De spreekwoordelijke kortste weg is dus een boog om de aarde. Om hiervan af te wijken, en bv. een bocht te maken, of een helling op te rijden, zal men tegen de zwaartekracht (de boog om de aarde) moeten ingaan met een residuele kracht. Nogmaals, Newtons wetten gelden enkel in “Platland”, en voor zover we weten is “Platland” een sprookje.
Toen duidelijk werd door observaties van de ruimte (Mercury), dat er iets schortte heeft Einstein de theorie van Newton proberen te redden, door te stellen dat ruimte gekromd was, en een rechte lijn een geodeet was, dus eigenlijk een rechte lijn in een door massa gekromde ruimte. Ik denk dat men betere resultaten zou kunnen bereiken door massa te beschouwen als een vector, en wel de meest fundamentele vector. Elke kracht die hierop inwerkt is dan een “residuele” kracht. Zwaartekracht is dan het meest fundamentele kenmerk van massa, dus F=m en m=g. Ik poog nu hieronder om de relatie tussen massa en zwaartekracht, en enkel andere begrippen te omschrijven:
Zwaartekracht is de kracht, waarmee een massa(punt) langs de kortste weg naar andere massa(punten) getrokken wordt. Die kracht is omgekeerd kwadratisch evenredig met de afstand tot een gezamenlijk massapunt, dat deze massa deelt met een of meer massa’s. De zwaartekracht is ook evenredig aan de hoeveelheid massa die een voorwerp bevat, maar dit heeft geen invloed op de zwaartekrachtsversnelling zelf.
Massapunt: is an imaginary point whose coordinates are the mass weighted averages of the coordinates of the objects that constitute the system: i.e., (cursus Richard Fitzpatrick verwijzing t’Hooft).
Rust, potentiële en kinetische energie: De situatie die Newton als rust beschrijft is deze waar het streven van een massa, gestopt wordt door een even krachtige normaalkracht. De ogenschijnlijke beweging is dan nul, als men het bekijkt in platland, maar de massa blijft een neerwaardse kracht uitoefenen, die we gewicht noemen. De stilstand is relatief (bv. stilstand op aarde terwijl de aarde blijft bewegen). Potentiële energie is de energie van die relatieve stilstand. Kinetische energie is de energie van beweging. Die beweging wordt veroorzaakt door het wegvallen van de normaalkracht (omzetting van potentiële energie in kinetische energie), of wordt veroorzaakt door het samenspel van de massa en een externe impuls. Weze opgemerkt dat de zwaartekrachtsversnelling pas later in actie komt (inertie), de impuls is dus in eerste instantie sneller zijn dan de zwaartekracht, tenzij de impuls te klein is, door te kleine massa of snelheid (P=mv). Een krachtige impuls zal zich dus langer laten gelden. Het pad van een lichaam zal in dit geval van inwerking van impuls en massa gekromd zijn, eerst recht in de richting van de impuls, met een steeds grotere inbreng van de massavector. Verdwijnt de externe impuls dan? Neen, hij komt vrij bij een eventuele impact, denk ik.
Laten we nu bovenstaande in het licht oude basisredeneringen bekijken, aan u om te besluiten wie gelijk heeft:
(…) Aristotle (around 335 BC to 322 BC) who said that, in the absence of an external motive power, all objects (on Earth) would come to rest and that moving objects only continue to move so long as there is a power inducing them to do so. (Wikipedia, inertia)”
Newton stelde daar tegenover dat: “The vis insita, or innate force of matter, is a power of resisting by which every body, as much as in it lies, endeavours to preserve its present state, whether it be of rest or of moving uniformly forward in a straight line.” (Wikipedia, inertia)