91
7
Gewichtloosheid
FN
x
FZ
GW
K INE M ATICA E N DY NAM ICA
Obelix staat in een lift. Plots breekt de liftkabel. → → Op zijn lichaam werken twee krachten: de zwaartekracht Fz en de normaalkracht FN.
y
Volgens de tweede wet van Newton is → → Fz + FN = m · → a De versnelling van Obelix en de lift is neerwaarts gericht en is gelijk aan de valversnelling g . We kiezen een assenstelsel zoals in de figuur en projecteren op de y-as: -Fz + FN = m · (-g) -m · g + FN = -m · g FN = m · g – m · g = 0 Het gewicht van Obelix is Gw = FN =0 Het gewicht is nul: Obelix is gewichtloos! Dat klopt ook met de waarneming: tijdens de valbeweging geeft de weegschaal in de lift de waarde nul aan! Als hij zijn knots loslaat, ziet hij die zweven. Je kunt dat als volgt begrijpen: tijdens de val van de lift werkt enkel de zwaartekracht op de lift, op Obelix, op zijn knots … De versnelling als gevolg van die kracht (de valversnelling) is voor alle voorwerpen dezelfde.
+
Op een voorwerp dat een vrije val uitvoert, werkt enkel de zwaartekracht. Het gewicht van zo’n voorwerp is nul: het is gewichtloos.
Een systeem waarop geen enkele kracht werkt, is eveneens gewichtloos.
Paraboolvluchten Om fenomenen in gewichtloze toestand te onderzoeken, organiseert de ESA parabool vluchten met de Caravelle. Het vliegtuig stijgt daarbij tot ongeveer 7 500 m hoogte (punt A: zie fig.). In dat punt heeft het een snelheid van 460 km/h, worden de kleppen van de vleugels ingeklapt en de motoren stilgelegd. De ‘liftkracht’ en de stuwkracht valt dan weg en enkel de zwaartekracht werkt nog in op het vliegtuig. Tussen punt A en B volgt het vliegtuig een parabolische baan zoals een voorwerp dat een schuine worp uitvoert. Het toestel (en alles in het toestel) is gewichtloos tot in punt B. Dan worden de motoren terug aangezet en eindigt de gewichtloze fase. y (m)
© ESA
7500
A
B
x