zwaartekracht en gravitatiekracht

Hannah stelde deze vraag op 24 maart 2022 om 13:24.

wat is het verschil tussen zwaartekracht en gravitatiekracht?

Reacties

Jaap op 24 maart 2022 om 13:36
Dag Hannah,
Gravitatiekracht is de algemene naam voor de aantrekkende kracht die twee voorwerpen op elkaar uitoefenen doordat ze massa hebben. Die voorwerpen kunnen alles en overal zijn: op aarde of 'los' in het heelal.
Het is gebruikelijk om te spreken van zwaartekracht als we de gravitatiekracht bedoelen die de aarde uitoefent op een voorwerp op of nabij de aarde (of een ander hemellichaam). Zwaartekracht is gravitatiekracht.
Groet, Jaap
Theo de Klerk op 24 maart 2022 om 13:41
Zoals Jaap al zegt, zijn beide woorden synoniem. 
Zo lang je met "zwaartekracht" maar niet "gewicht" bedoelt - want dat is heel wat anders!
Hannah op 24 maart 2022 om 15:26
bedankt voor de antwoorden! ik snap het nu!
Koen op 05 juli 2022 om 17:16
Beste,

Toch wil ik erop duiden dat er een klein verschil is tussen beide begrippen. Hiervoor moeten we de definities beschouwen:
  • Gravitatiekracht:
  • Zwaartekracht  
Merk hier dus bij op dat aangezien de aarde rond zijn as draait we dus ook met die cirkelbeweging rekening moeten houden (als de massa(m1) zich op de Aarde bevindt). Als we deze laatste formule zouden invullen voor bijvoorbeeld een massa die zich op de Noordpool of op de Zuidpool bevindt, dan wordt de centripetale versnelling nul, aangezien de straal van die cirkelbeweging op beide punten nul is. Dit resulteert dus in het feit dat de waarnemingen van de valversnellingen(g) verschillend zijn op verschillende locaties op Aarde (er zijn ook andere factoren zoals de ondergrond; bepaald met zeer nauwkeurige slingers). Voor het gebied van België en Nederland mogen we aannemen dat de valversnelling g=9,81m/s^2. Op deze wikipediapagina staan enkele waarden van de valversnelling op verschillende locaties op de Aarde:
https://nl.wikipedia.org/wiki/Valversnelling.

Indien een massa op de evenaar zou staan dan is de centripetale versnelling daar het grootst. Dit komt doordat de straal van de cirkelbeweging daar het grootst is, namelijk ongeveer 6400*cos(0°) km. Daardoor wordt er dus het meest afgetrokken van de oorspronkelijke gravitatiekracht. De zwaartekracht is dus het kleinst aan de evenaar en het grootst aan de polen (verklaring voor de afplatting van de Aarde). Aan de polen wordt er niets/nauwelijks iets afgetrokken, omdat de straal van de cirkelbeweging er 6400*cos(90°) is. Hierdoor is de zwaartekracht daar het grootst.

Wat ook belangrijk is om te vermelden is dat de vector van de gravitatiekracht naar het middelpunt van de aarde wijst. Dit is niet zo bij de vector van de zwaartekracht, aangezien we de vector van de cirkelbeweging ervan moeten aftrekken.

Als voorbeeld zou ik hier het verschil van de zwaartekracht en gravitatiekracht op een massa van 1kg willen beschouwen. Volgens de formules:
(We gebruiken hier 6400000*cos(51°), omdat we voor België op een breedteligging van ongeveer 51° liggen. Dit versterkt dus het feit dat aan de polen cos(90°)=0 is; de centripetale krachtcomponent valt aan de polen weg zoals hierboven vermeld is.

Conclusie: Er zit dus een klein verschil op beide krachten, dat is de centripetale kracht en deze is 0,021N voor bovenstaande variabelen. Dit is dus een zeer klein verschil, waardoor je in vraagstukken waar het niet expliciet vermeld staat, uiteraard altijd de zwaartekracht aan de gravitatiekracht mag stellen.

MVG,
Koen
Theo de Klerk op 05 juli 2022 om 17:47
Nee Koen, dat is incorrect.
Zwaartekracht en gravitatiekracht zijn hetzelfde en worden door de Wet van Newton aangegeven: de aantrekking tussen twee massa's:


Dat massa's allerlei andere dingen doen zoals draaien om een as (de aardbol bijvoorbeeld) en daardoor een erop aangetrokken massa (een mens) minder aantrekkingskracht voelt omdat er ook een centripetale draaikracht werkt, staat hier los van (maar kan wel een belangrijke factor zijn voor het berekenen van de totale kracht waarmee wordt aangetrokken en waaruit gewicht kan ontstaan). 
De gravitatiekracht/zwaartekracht alleen is nog steeds even groot. De kracht die je voelt aan aantrekking en waarmee je op de grond drukt, is minder omdat een deel voor middelpuntzoekende kracht wordt gebruikt. Aantrekkingskracht is wat jij als "zwaartekracht" aanduidt, maar is feitelijk de zwaartekracht minus het deel wat als middelpuntzoekende kracht wordt gebruikt.

Bij een stilstaande aarde zou gewicht gelijk zijn (in grootte en richting) aan de zwaartekracht. Bij de Aardse rotatie is de zwaartekracht onveranderd, het gewicht neemt af.
De tekening hieronder overdrijft de grootte van de middelpuntzoekende kracht enorm tov de zwaartekracht om duidelijk te maken waardoor de aantrekkingskracht kleiner is  dan de zwaartekracht op een bepaalde breedtegraad (en op de polen bij 90° dus niet).

Jaap op 05 juli 2022 om 20:08
Dag Koen,
U heeft gelijk.
Hoe te reageren op de vraag van Hannah 'wat is het verschil tussen zwaartekracht en gravitatiekracht?'?
Onwetend of zij bekend is met het begrip middelpuntzoekende kracht, heb ik op 24 maart 2022 om 13.36 uur aangenomen dat de vraag op een 'beginniveau' is gesteld en heb ik niet over de middelpuntzoekende kracht gerept.
Nadat Hannah had gezegd 'ik snap het nu', zag ik geen aanleiding voor verdieping over de middelpuntzoekende kracht.

In een andere draad, 'Zwaartekracht, gravitatiekracht en middelpuntzoekende kracht' vraagt Rosa 'Waarom is het zo dat je bij sommige situaties Fz = Fg - Fmpz mag doen?'.
Omdat Rosa uitdrukkelijk de middelpuntzoekende kracht noemt, heb ik in die draad op 05 juni 2022 om 00.01 uur wel onderscheid gemaakt tussen gravitatiekracht, zwaartekracht en middelpuntzoekende kracht.
Zie https://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/84397/zwaartekracht-gravitatiekracht-en-middelpuntzoekende-kracht
Daar onderscheid ik de situatie op de pool en op de evenaar, alweer met 'gedoseerde diepgang', zonder in te gaan op het verschil in richting op onze noorderbreedte. Naar mijn beste weten is dat in overeenstemming met uw reactie hier.
De door u en mij gevolgde opvatting van gravitatiekracht en zwaartekracht is te vinden in het Nederlandse 'Handboek natuurkundedidactiek', paragraaf 4.2.1
Zie https://natuurkundedidactiek.nl/home/ → '4. Leerstofdomeinen' → '4.2.1 Mechanica' → artikel 'Zwaartekracht, gravitatiekracht en gewicht' van Ton van der Valk, vakdidacticus natuurkunde, Universiteit van Utrecht.
Deze opvatting is ook in overeenstemming met de naamgeving uit de officiële 'syllabus' voor het centraal examen vwo in Nederland. Daarin staat Fg=G·M·m/r² en Fz=m·g.
Ter relativering noemt u terecht 'andere factoren zoals de ondergrond'.
Groet, Jaap
Theo de Klerk op 05 juli 2022 om 20:25
Er zijn dan dus woordspelletjes aan de gang (net als de negatieve betekenis van "digibeet" anders dan het positieve "alfabeet" moet worden geinterpreteerd). En dan helpt het niet echt als bij examens ook nog woordenboeken mogen worden gebruikt waarbij Van Dale zegt:


Blijkbaar mag men volgens bepaalde didactiek "gravitatie" zien als het netto resultaat van zwaartekracht minus allerlei andere krachtverschijnselen als middelpuntzoekende kracht waaraan het een bijdrage levert. 
Voor mij blijft "zwaartekracht" en "gravitatie" hetzelfde - conform Van Dale. Aantrekkingskracht is wat anders (dat zou ook door geladen voorwerpen kunnen komen).

Maar een leuk onderwerp voor examendiscussies dus. Wel zonde van de tijd.
Jaap op 05 juli 2022 om 20:47
Dag Theo,
• Je schrijft 'Blijkbaar mag men volgens bepaalde didactiek "gravitatie" zien als het netto resultaat van zwaartekracht minus allerlei andere krachtverschijnselen als middelpuntzoekende kracht waaraan het een bijdrage levert.' en
'Voor mij blijft "zwaartekracht" en "gravitatie" hetzelfde'
• In de bovengenoemde draad 84397 schrijf je
'Fzw = GmM/R2 = Fnodig voor mpz + Frest = Fmpz + Fg (= mv2/R + mg)'
Een deel hiervan is: Fzw=Fmpz + Fg
Hieruit volgt Fg=Fzw–Fmpz, zodat men ook volgens jou gravitatie kan zien als het netto resultaat van zwaartekracht minus middelpuntzoekende kracht.
Gelukkig zijn we het eens. Je hoeft alleen nog Fz en Fg te verwisselen.
• Veelzeggend is dat je de 'mpz kracht' in je figuur laat wijzen naar het massamiddelpunt, in plaats van het middelpunt van de draaicirkel.
Groet, Jaap
Theo de Klerk op 05 juli 2022 om 23:13
>Veelzeggend is dat je de 'mpz kracht' in je figuur laat wijzen naar het massamiddelpunt, in plaats van het middelpunt van de draaicirkel.

Beter kijken. De mpz is in de richting van de draaicirkelstraal. Deze is echter niet in dezelfde richting als de zwaartekracht. Het is een component ervan. Een deel van de zwaartekracht wordt benut als kracht waarvan een component de mpz levert. 
Maar de "samenvatting" rechts in de figuur toont dan wel aan dat zwaartekracht = aantrekkingskracht + complete kracht waarvan een component de mpz is.

En verder zijn we het niet eens over Fg . Zonder aftrek van de mpz bijdrage is dit Fz = GMm/R2
De Fg = mg is in antwoord 84397 wat ongelukkig gekozen als Fg maar als  g experimenteel gemeten wordt als 9,81 N/kg dan is daarmee impliciet de mpz erafgehaald - het is geen zwaartekracht.
Fg = Fz = GM/R2  maar ik geef toe dat Fg in deze (zeker als Fg =mg) wat ambigue in gebruik is. Qua gebruikswaarde is het verschil niet groot en kunnen beide praktisch als hetzelfde gezien worden al zijn ze het niet.
Ik ben het eens met Van Dale. Zwaartekracht en gravitatie zijn synoniemen. Maar voor anderen didactische haarkloverijen.
Jan van de Velde op 05 juli 2022 om 23:30
Ik vind dit soort dingen iets dat we in het natuurkunde-onderwijs zo snel mogelijk moeten uitbannen. Een kunstmatig verschil in betekenis tussen een moeilijk woord en een gewoon woord voor wat iedereen behalve ingewijden als synoniemen beschouwt, eigenlijk heel erg zonde van de tijd. 
Het begint er al mee dat die Fg=G(m1m2)/r² een homogene bol veronderstelt. De aardbol is verre van homogeen, maar daarover reppen deze definities met geen woord. Een factor centripetale versnelling wordt te berde gebracht, maar getijdeneffecten (zon,maan) worden dan weer vergeten. 

Kortom, laten we het in het onderwijs hebben over de gravitationele aantrekkingskracht tussen twee objecten met massa, en noem dat voor het gemak gewoon zwaartekracht. En laten we daarna onze leerlingen opmerkzaam maken op 

https://seismologie.be/nl/onderzoek/gravimetrie

De valversnelling is een fysische grootheid die varieert in de tijd en in de ruimte. De waarde van g hangt onder meer af van de breedtegraad, de massaverdeling binnenin de Aarde, de asrotatie van de Aarde (zowel de rotatiesnelheid als de positie van de rotatieas), en daarnaast ook van de relatieve positie van zon en maan, die getijdenkrachten opwekken.

 Dat wordt een heel nuttige natuurkundige discussie in de klas over verschil tussen theorie en praktijk, maar zonder naamgevingsproblemen. Gewoon (diverse) krachten en hun nettokracht. Lijkt me didactisch zeer verantwoord. 

Groet, Jan




Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft achttien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)