Vraag over zwaartekracht en spacetime

Moderator: physicalattraction

Reageer
Berichten: 6

Vraag over zwaartekracht en spacetime

Goedemiddag,

Op de middelbare school (inmiddels al een tijd geleden) heb ik geleerd dat zwaartekracht met een bepaalde valversnelling van 9,81m/s^2 bestaat.
Nu keek ik laatst met een vriend de volgende populair-wetenschappelijke video:

In deze video wordt gesteld dat er niet zo iets als 'gravitational force' bestaat in general relativity. In de video wordt een voorbeeld gegeven van een man die van een gebouw valt. De man is niet onderhevig aan zwaartekracht en is gewichtloos. Hij ziet alleen de aarde met een toenemende snelheid op zich af komen.
Kortgezegd wordt in de video beweerd dat zwaartekracht geen kracht is en dat spacetime om zware objecten heen draait.
Overigens raad ik u aan om de video in zijn geheel te bekijken; ik vond het erg interessant.

Nu ben ik echter door deze video in de war gebracht. Ik meen me uit mijn middelbare school tijd van 10 jaar terug te herinneren dat zwaartekracht daadwerkelijk als een kracht wordt beschreven die (hier op aarde) objecten naar de aarde toe trekt.
Nu zijn mijn vragen als volgt:
Worden er op de middelbare school puur onwaarheden verkondigd als de relativiteitstheorie correct is? Of begrijp ik het verkeerd en zijn het misschien twee verschillende manieren om hetzelfde te beschrijven en bestaan ze naast elkaar?

Zelf heb ik maar tot 6 VWO natuurkunde gehad, en zijn deze onderwerpen niet uitvoerig aan bod geweest, dus mijn excuses als deze vragen simplistisch over komen.

Berichten: 1.065

Re: Vraag over zwaartekracht en spacetime

Met de formules van Newton kun je prima de zwaartekracht effecten berekenen waarbij zwaartekracht als een kracht wordt beschouwd. Maar volgens de relativiteitstheorie van Einstein zit het anders. Die stelt dat zwaartekracht geen kracht op zich is (zoals b.v. magnetisme) maar het gevolg van de vervorming van de ruimte door massa.

Massa vervormd de ruimte en dóór die vervorming beweegt een vallend voorwerp volgens een bepaalde weg en snelheid. Dat ervaren wij als de zwaartekracht.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 781

Re: Vraag over zwaartekracht en spacetime

Zie het zo:
Wij reizen door de ruimtetijd altijd met de snelheid c. Als we ons niet verplaatsen is dat uitsluitend in de tijdcomponent. (Verplaatsen we ons wel, dan wordt de verplaatsing in de tijdcomponent minder, zodat de combinatie van de ruimtelijke verplaatsing en de verplaatsing in de tijd samen weer c is.)
Dit zie je ook terug in de formule E = mc2. Volgens Newton zou je dan E = 1/2mc2 verwachten, maar in de relativiteit komt vaker een verschil van een factor 2 voor (bijv. ook bij de afbuiging van licht).
Stel er staan twee massa's op enige afstand van elkaar. Beide gaan dan met c door de tijdsdimensie. Als de ruimtetijd vlak is blijft de afstand tussen de massa's gelijk. Maar als de ruimtetijd gekromd is door deze massa's, bewegen de massa's naar elkaar toe. (Twee mensen die vanaf de evenaar noordwaarts lopen, komen bij de noordpool ook bij elkaar doordat het aardoppervlak gekromd is.)
Wil je voorkomen dat de massa's in een gekromde ruimtetijd naar elkaar toe bewegen, dan moet je de massa's voortdurend versnellen. De kracht die voor deze versnelling nodig is, ervaren wij als zwaartekracht.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.855

Re: Vraag over zwaartekracht en spacetime

Worden er op de middelbare school puur onwaarheden verkondigd als de relativiteitstheorie correct is?
Nou nee, en ja.

De klassieke zwaartekracht volgens Newton is voor alledaagse gebeurtenissen zó nauwkeurig dat ze prima te gebruiken valt voor vrijwel alle aardse problemen en zelfs voor maanreizen en dergelijke. Maar als je te maken hebt met werkelijk extreme omstandigheden (bijvoorbeeld enorme snelheden, gigantische massa's), dan gaan de eenvoudige klassieke formules steeds meer uit de pas met de werkelijkheid lopen naarmate het extremer wordt. In het dagelijkse leven kom je deze omstandigheden niet tegen.

Nu zou op school men de "zwaartekracht is geen kracht maar een effect van een gekromde ruimtetijd" kunnen gaan doceren, maar de bijbehorende wis- en natuurkunde is heel veel te ingewikkeld voor het V.O. Dus is men daar praktisch, en leert men je wat te behappen is, en waar je uitstekend mee uit te voeten kan.

Reageer