zwaartekrachtsvoorbeeld

Zwaartekracht is een fundamentele interactie die massa’s aantrekt. In de klassieke mechanica beschrijft Newtons wet van de zwaartekracht de aantrekking tussen twee puntmassa’s met F = G m1 m2 / r^2, waarbij G degravitationele constante is. Een massa vervult rondom zich een zwaartekrachtsveld, uitgedrukt in de zwaartekrachtsversnelling g, die buiten een hemellichaam als GM/r^2 afneemt. De potentiële energie van een massa in dit veld is U = -GMm/r. Zwaartekracht bepaalt op macroniveau de beweging van planeten en kometen en beïnvloedt talloze aardse verschijnselen.

Op aarde manifesteert zwaartekracht zich als gewicht; de gemiddelde versnelling op het aardoppervlak is ongeveer 9,81 m/s^2, met lokale variaties door hoogte, ondergrond en rotatie. Het begrip vormt de basis voor navigatie, constructie en geofysica, en bepaalt onder meer getijden en de stabiliteit van ecosystemen.

In de algemene relativiteit wordt zwaartekracht daarentegen niet gezien als een kracht maar als de kromming van ruimtetijd veroorzaakt door massa-energie. Het equivalence-principe stelt dat vrije val lokaal indistinguibel is van inertie. De theorie voorspelt onder meer lichtafbuiging door massa, tijdsdilatatie in zwaartekrachtsvelden en zwaartekrachtsgolven, die experimenteel zijn bevestigd en een cruciale rol spelen in de moderne astrofysica en zwaartekrachtsgolvenastronomie.

Toepassingen van ons begrip zwaartekracht omvatten satellietnavigatie (GPS), ruimtevaartuigtrajecten, geofysische metingen en de beschrijving van kosmische structuren. Newton en Einstein leveren samen een consistente beschrijving van zwaartekracht in zwakke en sterke veldregimes.