Hvad er tyngdekraften, og hvor er den stærkest i USA?
Januar 2003
Af de fire fundamentale kræfter – tyngdekraften, den elektromagnetiske kraft, den stærke kernekraft og den svage kernekraft – er tyngdekraften den, som folk er mest fortrolige med. Isaac Newton er krediteret for at have “opdaget tyngdekraften”. Det, han faktisk gjorde, var at give os en analytisk fortolkning af tyngdekraften, dvs. beskrive de størrelser, der bestemmer tyngdekraften på et objekt.
Ifølge Newton har to objekter en tiltrækkende kraft, der forsøger at trække dem sammen. Størrelsen af denne kraft afhænger af massen af hvert objekt og afstanden mellem de to objekters centre. Matematisk set siger vi, at tyngdekraften afhænger direkte af objekternes masse og omvendt af afstanden mellem objekterne i kvadrat. G i forholdet er en konstant, som kaldes den universelle gravitationskonstant.
For hverdagsgenstande som mennesker, biler, bolde og fly er tyngdekraften mellem to af disse genstande så lille, at den er ubetydelig. Men når en af genstandene er meget massiv, som f.eks. jorden, så bliver tyngdekraften betydelig. Din vægt er faktisk blot tyngdekraften mellem din krops masse og jordens masse. Vi føler, at Jorden trækker på os med en kraft, som vi kalder tyngdekraften.
“Tyngdekraften” udtrykkes ofte i form af den acceleration, som tyngdekraften vil give et objekt, når objektet tabes. Denne tyngdeacceleration skrives som et lille g og bruges til at beskrive tyngdekraftens styrke forskellige steder på Jorden såvel som på andre planeter.
Generelt gælder det, at jo tættere to objekters centre er på hinanden, jo større bliver tyngdekraften. Derfor vil man forvente, at tyngdekraften i USA vil være stærkere, hvor man befinder sig tættest på Jordens centrum. Det laveste sted i USA er Death Valley, så man ville forvente, at tyngdekraften ville være stærkere der (hvor man er tættest på Jordens centrum). Jorden er imidlertid ikke af ensartet materiale i hele dens indre, og tyngdekraften afhænger af, præcis hvor meget masse der er mellem dig og jordens centrum.
Derfor varierer accelerationen som følge af tyngdekraften (g) fra ca. 9,79 til 9,81 meter pr. sekund i kvadrat, når du bevæger dig rundt i USA. Jordens gennemsnit er 9,80 m/s2 (32 ft/s2), hvilket generelt angives som tyngdeaccelerationen på Jorden. Det betyder, at en genstand, der falder ned, vil blive accelereret med 32 fod/s hvert sekund, den falder, forudsat at der ikke er nogen luftmodstand. Til sammenligning er tyngdeaccelerationen på Månen kun 1,63 m/s2 på grund af dens sammensætning og mindre størrelse.
Newtons forklaring af tyngdekraften er tilstrækkelig til hverdagen. Men for at forstå de mest udførlige detaljer om tyngdekraften må man inddrage Einsteins gravitationsteori, som er matematisk kompliceret.