Zwaartekracht volgens Newton/Einstein

[Voluspa]

Hallo,

Ik heb hier even een account gemaakt omdat ik een vraag heb over zwaartekracht.

Vooraleer ik mijn vraag stel wil ik even zeggen dat ik niet echt veel weet van fysica maar ben er wel heel erg in geïnteresseerd. (Ik probeer zelf in mijn vrije tijd fysica te studeren.)

Nu mijn vraag: Volgens de 2e wet van newton en de universele zwaartekrachtswet is F gelijk aan de kracht die 2 voorwerpen uit elkaar uitoefenen (inertiële en gravitationele massa als ik me niet vergis).

Maar nu zag ik overlaatst een documentaire over Einstein. Daarin werd gezegd dat hij ontdekte dat als een persoon viel het lijkt alsof hij zweeft, dus beweginsloos is. (In de docu werd dat aangetoond door een vallende persoon in een lift te plaatsen en de persoon, evenals de lift met een gelijke, constante snelheid te laten vallen. Dan lijkt het alsof de persoon in de lift zweeft (en hij dus massaloos in de lift is, of niet? En het lijkt alsof er geen zwaartekracht is).

Daaruit concludeerde Einstein dat het niet de zwaartekracht is die massa's aantrekt maar dat de aarde de ruimte rond hem heeft gebogen en het eigelijk ruimte zelf is dat de massa richting de aarde duwt.

Ander voorbeeld dat in de docu werd vernoemd: De zon trekt de aarde niet aan, maar de zon heeft de ruimte rond de aarde gebogen, en de ruimte duwt de aarde in een baan rond de zon. Nu.., is Newton fout en is er geen zwaartekracht, of heb ik het niet goed begrepen (wat zeker mogelijk is)?

Alvast bedankt voor de hulp

MVG Matthias.

ps. Ik wist niet goed waar ik het moest zetten, bij klassieke mechanica of relativiteit?

[Michel Uphoff]

Zoals het er nu voorstaat heeft Einstein meer gelijk dan Newton. Dat wil niet zeggen dat Newton helemaal fout zat. Zijn wetten zijn voor de meeste toepassingen uitermate toereikend en van enorme waarde.

Maar als we naar het allergrootste / allerzwaarste / allersnelste kijken, of op heel veel cijfers achter de komma, dan komt de relativiteitstheorie van Einstein om de hoek kijken, die op deze schaal correcter voorspelt wat wij waarnemen.

De kern hiervan is het equivalentieprincipe klik, dat stelt dat er geen onderscheid is tussen 'zware' massa (de Aarde die een mens aantrekt, waarin de gravitatieconstante G de kern is) en 'trage' (de bekende F=m*a) massa. Concreet betekent dit dat iemand die op aarde 75 kg weegt en in een raket zonder ramen met 1G wordt versneld (en dan ook 75 kg 'weegt') geen enkel onderscheid kan maken tussen de oorsprong van deze twee krachten. Einstein stelde daarom dat ze dezelfde zijn. Hij concludeerde tevens dat deze universele gravitatiekracht een gevolg is van de kromming van de ruimtetijd.

Iedereen die de kromming van de ruimtetijd volgt ervaart gewichtloosheid. Iedere afwijking van de voorkeursbaan door de lokale ruimtetijd wordt ervaren als zwaartekracht. Zweef je gewichtloos rond de Aarde dan volg je de lokale kromming van de ruimtetijd die door de massa van de Aarde wordt vervormd. Word je door een raket versneld, dan ervaar je gewicht omdat je door de versnelling die kromming niet meer volgt. Als je naar de Aarde valt ben je gewichtloos omdat je de kromming volgt, en eenmaal op de grond aangekomen ervaar je zwaartekracht omdat de Aarde je belet de kromming van de lokale ruimtetijd te blijven volgen.

Een filmpje waarbij de kromming van de ruimtetijd wordt nagebootst met een soort gekromde trechter, en dat leuk laat zien hoe de gekromde ruimtetijd rond de Zon de planeten in een baan om haar dwingt:



Of Einstein het laatste woord heeft is nog maar de vraag, want zijn theorie (die uit en te na is getest en correct bevonden) vaart op ramkoers met de kwantummechanica (die uit en te na is getest en correct bevonden). De zwaartekrachtregels van Einstein blijken namelijk niet op te gaan voor het allerkleinste.

Daarom wordt er door sommigen aan getwijfeld of gravitatiekracht eigenlijk wel een fundamentele kracht is. De Nederlander Eric Verlinde hoogleraar theoretische fysica bijvoorbeeld denkt dat dat niet zo is. Hij stelt dat zwaartekracht een emergent verschijnsel is, dus voortvloeit uit een onderliggend mechanisme, zoals bijvoorbeeld temperatuur een gevolg is van energie.

[Anton_v_U]

Zowel zwaartekracht volgens Newton als de kromming van de ruimtetijd zijn dingen die door mensen zijn verzonnen. Daarmee zijn ze dus niet universeel en tot in de eeuwigheid waar. We kunnen een theorie voor waar aannemen totdat het tegendeel blijkt en iemand iets beters verzint.

Fwiw, zoals ik het zie: de klassieke mechanica is een correcte en uiterst nauwkeurige benadering van de werkelijkheid in vrijwel alle situaties. Einsteins theorie is beter, maar alleen onder relativistische omstandigheden. Onder andere omstandigheden zijn ze equivalent: klassieke mechanica is hetzelfde relativiteitstheorie voor 'lage' snelheden. In deze context heeft zelfs het snelste vliegtuig een 'lage' snelheid.

[mathfreak]

Een vallend voorwerp of een persoon is gewichtloos, maar de massa blijft hetzelfde. Einstein kwam tot dit inzicht toen hij een man op het dak aan het werk zag en zich voorstelde wat er zou gebeuren als deze man zou vallen. Wanneer een lift naar beneden zou vallen zou iemand in de lift ook gewichtloos zijn, maar de massa van zo iemand blijft gewoon hetzelfde. Stel dat de lift zich ergens in het heelal bevindt waar geen zwaartekracht is, en stel dat de lift met dezelfde mate naar boven wordt versneld als wanneer de lift zou vallen, dan zou het net zijn alsof je als gevolg van de zwaartekracht dezelfde gewichtskracht uit zou oefenen als onder normale omstandigheden. Als je in deze naar boven versnelde lift een voorwerp los zou laten, zou het zich op dezelfde manier gedragen (het zou vallen) als wanneer je zoiets onder normale omstandigheden zou doen. Het maakte volgens Einstein dus niet uit of je je in een zwaartekrachtveld bevindt, of dat je in dezelfde mate naar boven versneld beweegt als je onder invloed van de zwaartekracht zou vallen.

Newton beschouwde zwaartekracht als een kracht die op 2 voorwerpen wordt uitgeoefend die zich op een bepaalde afstand van elkaar bevinden. Einstein beschouwde zwaartekracht als een meetkundig gevolg van de kromming van de ruimtetijd. Er is dus wel zwaartekracht, maar daar wordt sinds Einstein anders tegen aan gekeken dan Newton dat deed. Newton was dus niet fout, en zijn zwaartekrachtstheorie is nog steeds bruikbaar om bijvoorbeeld de snelheid van de maan om de aarde te berekenen. Einsteins zwaartekrachtstheorie is pas echt van belang als je extreme zwaartekrachtseffecten wilt bestuderen, zoals die optreden bij zwarte gaten.

[die hanze]

Je hebt het min of meer goed begrepen, Newton is fout. De zwaartekracht is een schijnkracht, het is de ruimte die kromt. Nu newton is wel fout, maar zijn wetten blijven in veel gevallen nuttig en verschillen nauwelijks van de voorspellingen van relativiteits theorie. bvb: in het dagelijks leven geeft newton bijna perfecte voorspellingen en is de relativiteits theorie nodeloos ingewikkeld. Ingenieurs leren gwn newton en geen relativiteit.

ps ik had niet gezien dat er al geantwoord was, bij deze is mijn post een herhaling vanhierboven