Defensieweb wiki
Advertisement

De valversnelling is de sterkte van het zwaartekrachtveld. Voor de aarde duidt men de valversnelling aan met g. Het is de versnelling waarmee voorwerpen naar de aarde vallen in vrije val, dus als er geen andere krachten op werken dan de zwaartekracht, ze dus bijvoorbeeld niet ondersteund worden.

Waarde[]

Aan het aardoppervlak bedraagt de valversnelling gemiddeld ongeveer 9,81 m/s2. Dat betekent dat de snelheid van een voorwerp in vacuüm in vrije val iedere seconde toeneemt met ongeveer 9,81 m/s. Als een voorwerp in vacuüm losgelaten wordt uit stilstand, heeft het na 1 seconde een snelheid van 9,81 m/s; na nog een seconde 19,62 m/s, enzovoorts. Als geen sprake is van een perfect vacuüm ondervindt een voorwerp luchtweerstand.

De valversnelling is op aarde niet overal gelijk. Het grootste verschil in de zwaartekracht wordt veroorzaakt door de centrifugale (middelpuntvliedende) kracht. De omwentelingssnelheid is op de evenaar het grootst, terwijl deze op de polen gelijk aan nul is. Door deze omwentelingssnelheid van de aarde word je als het ware voor een klein gedeelte van de aarde afgeworpen (denk bijvoorbeeld ook aan een slinger). Daarnaast is de aarde qua vorm een op de polen afgeplatte bol. Op de polen is de afstand tot het middelpunt van de aarde kleiner dan op de evenaar. Deze beide effecten zorgen ervoor dat op de polen de valversnelling het grootst is, terwijl deze op de evenaar het kleinst is. Verschillen in dichtheid binnenin de Aarde zorgen voor andere kleine variaties in de zwaartekracht aan het aardoppervlak. Deze variaties kunnen gebruikt worden bij het opsporen van zulke inhomogeniteiten. Hoogtevariaties van het aardoppervlak t.o.v. zeeniveau hebben vrijwel geen invloed, omdat de grotere afstand ten opzichte van het middelpunt van de aarde wordt gecompenseerd door de grotere hoeveelheid massa in de omgeving van het meetpunt in het hooggebergte vergeleken met een meetpunt op zeeniveau.

Op andere hemellichamen gelden heel andere waarden voor de valversnelling.

Alle voorwerpen vallen in vacuüm even snel[]

Bestand:Apollo 15 feather and hammer drop.ogg

Experiment met een vallende hamer en veer op de maan tijdens de Apollo 15 missie op de Maan.

De versnelling in vacuüm ten gevolge van zwaartekracht is voor alle voorwerpen gelijk. Giambattista Benedetti stelde dit in een gedachte-experiment en Jan Cornets de Groot en Simon Stevin voerden zo'n valproef daadwerkelijk uit vanaf de toren van de Nieuwe Kerk in Delft.

Als een voorwerp A bijvoorbeeld twee keer zo zwaar is als een voorwerp B dan is de Gravitatiekracht op A eveneens tweemaal zo groot. Maar de massa van A - ofwel het "verzet tegen verandering van beweging" van A is ook twee keer zo groot. En volgens de tweede wet van Newton geldt voor een constante massa. Dus als F 2x zo groot is, en m is ook 2x zo groot kan a (=versnelling) hetzelfde zijn. Dit geldt ook als de kracht de zwaartekracht is en a de valversnelling g.

Achtergrond is de gelijkheid van "zware massa" en de "trage massa": equivalentieprincipe, een van de basisprincipes van de algemene relativiteitstheorie, de gangbare theorie van de zwaartekracht.

Afwijkingen t.g.v. luchtweerstand[]

Laat je een voorwerp echter in de lucht vallen, dan ondervindt dat luchtweerstand, die niet afhankelijk is van de massa daarvan, maar van de vorm en afmetingen en snelheid t.o.v. de lucht. Een loden kogel en een plastic kogel van dezelfde afmetingen vallen niet met dezelfde snelheid, omdat de plastic kogel, met de kleinste massa, het meest afgeremd wordt door dezelfde luchtweerstand.

Omdat de ondervonden luchtweerstand toeneemt met de snelheid, zal een voorwerp dat lang genoeg valt, een constante eindsnelheid bereiken en geen verdere versnelling meer ondergaan. Dit is voor parachutisten een bekend ervaringsfeit.

Andere niet-gravitationele effecten op de vrije val[]

De versnelling waarmee voorwerpen naar de Aarde vallen is niet alleen afhankelijk van de zwaartekracht en de luchtwrijving. Als gevolg van de aardrotatie werkt ook een middelpuntvliedende kracht, die in tegenovergestelde richting werkt. Op de evenaar, waar het aardoppervlak het verst van de aardas verwijderd is, is deze middelpuntvliedende kracht maximaal; op de polen is ze nul. Voorts is er, ook als gevolg van de rotatie van de aarde, een corioliskracht, die zorgt voor afbuiging als de val niet zuiver verticaal is, bijvoorbeeld in een kogelbaan. Dit effect is nauwkeurig aangetoond met de slinger van Foucault. Zowel de middelpuntvliedende kracht als de corioliskracht zijn evenredig met de massa.

Groottes van de valversnelling in vacuüm[]

De grootte van de valversnelling bedraagt op het oppervlak:

Plaats Valversnelling (m/s2)
Evenaar 9,780
Keerkringen 9,788
Benelux 9,812
Pool 9,832
Maan 1,63

De waarde van de valversnelling neemt kwadratisch af met de afstand tot het middelpunt van het hemellichaam (de aarde in ons geval).

Formule[]

Voor de valversnelling g aan het oppervlak van de aarde geldt:

= 9,81 m/s2 (in Nederland en België);

met M de massa van de aarde (in kg) en r de aardstraal (in m). Uit meting van G, r en g volgt dus de massa M van de aarde en zo ook de gemiddelde dichtheid (M/volume).

Advertisement