Swaartekrag

Op die aarde waar ons woon, het álles ’n gewig. Dié “gewig” is in werklikheid ’n afwaartse beweging wat deur die aarde se aantrekkingskrag veroorsaak word – ons noem dit swaartekrag. Swaartekrag beteken dat die aarde alles na hom toe aantrek, daarom voel alle voorwerpe “swaar”. ’n Ander naam vir swaartekrag is gravitasiekrag. Dié woord is afgelei van die Latynse woorde gravitas (gewig) en gravis (swaar). ¹

Hoe sterk is swaartekrag?

Swaartekrag is eintlik glad nie ’n baie sterk krag nie. Om die waarheid te sê, dit is een van die swakste natuurkragte as mens dit vergelyk met die krag van wind, stoom of water. Maar tog het dit ’n baie belangrike invloed op die beweging van al die hemelliggame in die sonnestelsel, want sonder swaartekrag sal daar geen ewewig of balans in die heelal wees nie en al die planete en sterre sal gedurig rondslinger, bots of wegdryf van mekaar.

Hoe word swaartekrag gemeet?

Swaartekrag word gemeet aan die versnelling van vryvallende voorwerpe. Op die oppervlak van die aarde is die versnelling van ’n voorwerp wat val ongeveer 9,8 meter per sekonde. Dit beteken dat vir elke sekonde waartydens ’n voorwerp vryval, word die spoed van daardie voorwerp elke sekonde 9,8 meter vinniger. Op die oppervlak van die maan is die versnelling van ’n voorwerp wat vryval, net ongeveer 1,6 meter per sekonde. Dit beteken die swaartekrag op die maan is maar een sesde van dié op die aarde.

Ontstaan van die teorie oor swaartekrag

Wetenskaplikes en navorsers het vir baie jare lank navorsing gedoen en gedink en gewonder oor swaartekrag. Aristoteles (384-322 v.C.) het geglo dat swaar dinge eenvoudig vinniger as ligte goed val en vir lank het mense so geglo. Galileo Galilei (1564-1642) het eksperimente met staalballe van verskillende massa (gewig) uitgevoer en bewys dat die valtyd van die balle baie min verskil. Die persoon wat vir die eerste keer die verskynsel van swaartekrag verduidelik het, was die Britse fisikus en wiskundige, sir Isaac Newton (1642-1727).

Newton se navorsing het bewys dat vallende voorwerpe altyd regaf ondertoe val en ook dat voorwerpe wat stil hang, regaf ondertoe na die middelpunt van die aarde hang. Hy het ook vasgestel dat voorwerpe val omdat die aarde hulle aantrek. Nog belangriker: Sy navorsing het bewys dat die aarde se aantrekkingskrag nié ’n magnetiese krag is nie omdat magnete net sekere stowwe kan aantrek terwyl die aarde alles wat bestaan, aantrek.

Newton se teorie het ook bewys dat elke voorwerp (of materie) nog altyd elke ander stuk materie aangetrek het en dat dit altyd so sal wees. Dit maak nie saak waar die materie is, hoe ver, hoe groot of hoe klein dit is nie, maar wel dat die sterkte van die aantrekkingskrag afhang van die massa (gewig) van die materie en die afstand tussen hulle. Dit word universele swaartekrag genoem. Dit kan met die volgende diagramme verduidelik word:

B word deur A aangetrek omdat sy massa kleiner is as A s’n.  Die aantrekkingskrag tussen C en D is groter as dié tussen E en F omdat hulle nader aan mekaar is.

Albert Einstein (1879-1955) het later Newton se teorieë oor swaartekrag verder ontwikkel.

Die belangrikheid van swaartekrag

Mense is so gewoond aan dinge wat val, dat hulle die meeste van die tyd nie eens dink aan dié verskynsel of wonder waarom dit gebeur nie.

Hierdie valkrag (swaartekrag) laat die volgende dinge gebeur:

• Dit gee aan mense gewig, hou hul voete op die gond en keer dat hulle sommer net omval.
• Dit veroorsaak dat ’n atleet wat paal- of hoogspring, weer na die aarde terugkeer ná die sprong.
• Dit laat water stroomaf vloei.
• Dit keer dat die maan van die aarde af wegdryf.
• Dit sorg dat water wat uit die see verdamp, weer na die aarde terugkeer in die vorm van reën of hael of sneeu.
• Dit help om die ewewig van die ganse heelal te behou.

Die aarde waarop ons leef, draai al rondom die son. Die rede? Dit is slegs swaartekrag wat die aarde aan die son “vashou”. Indien daar nie swaartekrag was nie, sou die aarde van die son wegbeweeg het. Alles sou donker geword het en alle lewe sou opgehou het.

Sonder swaartekrag sou die luglaag rondom die aarde wegbeweeg het en sou daar nie meer suurstof wees wat lewe moontlik maak nie. Daar sou ook nie water in die oseane oorgebly het nie omdat selfs water deur swaartekrag op die aarde gehou word.

Swaartekrag kan gebruik word om berekeninge te maak

Soos reeds genoem, neem die spoed waarteen voorwerpe val, toe. Daar word gesê dat voorwerpe met versnelling val. Dit beteken dat as mens meet hoe lank dit ’n voorwerp neem om klaar te val, kan daar uitgewerk word met watter snelheid dit beweeg het toe dit die grond getref het. As jy ’n klip van ’n brug af laat val (nie gooi nie) en dit neem 5 sekondes om die water te tref, dan beteken dit dat die klip die water tref teen ’n snelheid van 5 x 9,8 m – dus is die spoed van die vallende klip 49 meter per sekonde wat uitwerk op meer as 175 km per uur! ²

Kenmerke van swaartekrag

Voorwerpe val nie altyd regaf ondertoe nie

Daar is soms ander kragte wat ’n invloed het op voorwerpe wat val en dit veroorsaak dat daardie voorwerpe dan nie regaf ondertoe val nie. Indien die wind waai terwyl dit hael of reën, sal die hael of reën nie regaf ondertoe kan val nie, want die wind forseer dit om skuins te val. Vergelyk dit met wanneer jy plante met ’n tuinslang natspuit – die drukking van die kraan en tuinslang forseer die water eers om vir ’n entjie reguit te beweeg voor dit regaf grond toe begin val. ³

Hoe verder, hoe vinniger

Kyk volgende keer wanneer jy stroop uit ’n bottel gooi. Waar die stroop uit die bottel kom, is die straal dik, maar hoe verder die stroop val, hoe dunner word die straal. Dit gebeur omdat die stroop al hoe vinniger val. Naby die bottel het die stroop pas begin val en dit val nog nie vinnig nie, maar hoe verder dit val, hoe vinniger val dit en hoe dunner raak die stroom stroop.

Afstand en massa

Swaartekrag word bepaal deur twee faktore, naamlik massa en afstand. Dus, hoe groter die massa van twee voorwerpe, hoe groter die swaartekrag. Maar as ons kyk na die afstand tussen hulle, word die swaartekrag weer minder as die afstand groter word. ’n Goeie voorbeeld hiervan is die volgende: Hoewel die maan baie ver van die aarde is (sowat 384 400 km), is die aantrekkingskrag tussen die maan en die aarde steeds sterk omdat elkeen se massa so groot is.

Swaartekrag en lugweerstand

Lugweerstand werk weer teen swaartekrag. Hierdie weerstand red in werklikheid die aarde en almal en alles wat daarop lewe. Indien reëndruppels, en veral haelkorrels, al hoe vinniger en vinniger geval het (as daar nie lugweerstand was nie), sou dit mense, diere en plante vernietig het. Gelukkig keer lugweerstand dat dit gebeur.

Daar is miljoene voorwerpe wat verskietende sterre genoem word. Sommige is taamlik groot en val gedurig die aarde se atmosfeer binne. Indien daar nie lugweerstand was wat hulle so warm laat word het dat hulle uitbrand voor hulle op die aarde beland nie, sou dit die ganse aarde vernietig het.

Hierdie “snelheidsbeperking” vir alle vallende voorwerpe word eindsnelheid genoem. Eindsnelheid word bepaal deur die digtheid van die voorwerp. Daarom is die eindsnelheid van byvoorbeeld ’n stuk yster of ’n klip groter as dié van ’n kurkprop.

Die traagheid van materie

In ons alledaagse lewe is daar heeltyd voorbeelde van materie (mense of dinge) wat teen swaartekrag stry, of wat “rustraagheid” vertoon. Rustraagheid is wanneer (alle) dinge wat in ’n rusposisie is, nie ’n skielike verstoring van rus verdra nie. As jy in ’n bewegende trein of bus staan, sal jy maklik val wanneer die trein skielik vorentoe ruk. Dit is omdat jou liggaam nie die skielike versnelling vorentoe kan regkry nie.

Nog ’n voorbeeld is wanneer jy in ’n hysbak is. Jou liggaam voel swaarder as die hysbak skielik boontoe beweeg en ligter wanneer die hyser skielik daal. Dieselfde gebeur wanneer jy in ’n pretpark op die verskillende ritte gaan.

’n Derde voorbeeld is wanneer daar ’n teeblaartjie in ’n koppie tee dryf op die plek waar jy wil drink. As jy die koppie ronddraai om die blaartjie te laat wegdryf, bly die blaartjie op sy plek. Dit gebeur omdat die tee nie aan die koppie vaskleef nie – die tee bly dus op dieselfde plek in die koppie en so ook die blaartjie.

Swaartekrag en die ontwikkeling van jong kinders

Die navorsing van dr. Melodie de Jager, ’n spesialis in menslike ontwikkeling in Johannesburg, wys dat verskeie probleme wat deur kinders ondervind word, veroorsaak kan word wanneer hulle nie die regte verhouding met swaartekrag het of dit reeds vroeg aangeleer het nie. Van die probleme wat so kan ontstaan, is, onder meer, aandaggebrek, hiperaktiwiteit, disleksie, outisme, agterstand in ontwikkeling, taal en spraak, bewegingsiekte, vrees vir die donker en skeidingsangs.

Dr. de Jager verduidelik:

“Ons hele lewe word deur swaartekrag beïnvloed en hoe babas en baie jong kinders ontwikkel, is eintlik ’n stryd teen swaartekrag. Wanneer ’n baba leer om sy kop op te lig, te kruip of te loop en wanneer jong kinders rondhardloop en speel, ontwikkel hulle spiere téén die aantrekkingskrag van die aarde. ⁴ ‘Wanneer daar nie ’n gesonde (normale) verhouding tussen swaartekrag en die brein is nie, sal die brein die heeltyd bly ‘soek’ na die wegspringplek en nie kan begin met ’n taak nie. “Dis interessant dat dieselfde met ruimtevaarders gebeur. Ruimtevaarders wat geen probleme het met lees en skryf nie, skryf soms wanneer hulle in die ruimte is van links na regs of in agterstevoorskrif. Dit gebeur omdat daar geen swaartekrag in die ruimtetuig is nie en hulle nie weet waar ‘bo’ of ‘onder’ is nie. Wat in die ruimte gebeur, het navorsers gehelp om sommige leerprobleme by kinders te verduidelik.”

Lees hierdie artikels om nog meer te leer

• Die maan
• Getye
• Sonnestelsel
• Heelal

Kyk na hierdie video om nog meer te leer

Interessante voorbeelde oor die uitwerking van swaartekrag.