Gewichtloos en/of zwaartekrachtloos?

De begrippen ‘zwaartekracht (\(\overrightarrow{F}_\mathrm{z}\))’ en ‘gravitatiekracht (\(\overrightarrow{F}_\mathrm{grav}\))’ worden vaak als synoniemen gebruikt. Toch kun je een verschil maken tussen beide begrippen. Immers, de zwaartekracht die we hier in Nederland meten, valt door de draaiing van de Aarde en de middelpuntzoekende kracht (\(\overrightarrow{F}_\mathrm{mpz}\)) die daarbij nodig is, in grootte en richting niet helemaal precies samen met de gravitatiekracht. Daardoor kun je zwaartekracht definiëren als:

\(\overrightarrow{F}_\mathrm{z}=\overrightarrow{F}_\mathrm{grav}-\overrightarrow{F}_\mathrm{mpz}\)

Voor de zwaartekracht geldt ook: \(F_\mathrm{z}=mg\), waarin \(g\) de valversnelling is. Als een voorwerp op Aarde in rust is, is zijn gewicht in grootte gelijk aan de zwaartekracht. Maar als het voorwerp versneld wordt is dat niet meer het geval.

1.  Werk de definitie van zwaartekracht uit tot een formule voor de valversnelling.
2.  Bereken de grootte van de afwijking tussen de gravitatiekracht en de zwaartekracht op jou, hier in Nederland.
3.  Laat met behulp van een vectordiagram zien of de richting van de zwaartekracht in Nederland naar het noorden of naar het zuiden afwijkt van die van de gravitatiekracht.

Een astronaut draait in een ruimtevaartuig om de Aarde in een perfecte cirkelbaan.

4. Laat zien dat die astronaut ‘zwaartekrachtloos’ is.
5. Wat is er aan de hand met de zwaartekracht op de astronaut als zijn ruimtevaartuig een elliptische baan beschrijft? Licht je antwoord toe met een tekening.
6. Wat wordt verstaan onder ‘gewichtloos’? In welke situaties op en om de Aarde is sprake van ‘gewichtloosheid’?
7.  Bedenk situaties waarin een astronaut wel ‘gewichtloos’, maar niet ‘zwaartekrachtloos’ is.

Open opdracht:

Verzamel informatie over ‘microzwaartekracht’ of ‘micro-gravity’. Wat wordt daarmee bedoeld? Heeft dat begrip te maken met ‘zwaartekracht’ volgens de hier gebruikte definitie?

Zie bijvoorbeeld het dossier De Microzwaartekracht in België.