Science >> Wetenschap >  >> Natuur

De massa van de aarde berekenen:hoeveel weegt de aarde?

Het meten van het gewicht van de aarde wordt afgeleid van de zwaartekracht die de aarde uitoefent op objecten in de buurt. Digitale visie/Getty Images

Het zou juister zijn om te vragen:"Wat is de massa van de aarde ?" Het snelle antwoord daarop is ongeveer 6.000.000.000.000.000.000.000.000 (6 x 1024) kilogram.

De interessante deelvraag is:"Hoe heeft iemand dat ontdekt?" Het is niet zo dat de planeet elke ochtend op de weegschaal stapt voordat hij gaat douchen. De meting van het gewicht van de planeet wordt afgeleid van de zwaartekracht die de aarde uitoefent op objecten in de buurt.

Inhoud
  1. Massa en zwaartekracht
  2. De massa van bollen berekenen
  3. Massa versus gewicht

Massa en zwaartekracht

Het blijkt dat elke twee massa's een aantrekkingskracht op elkaar uitoefenen - letterlijk elke twee in het zonnestelsel. Als je twee bowlingballen bij elkaar plaatst, zullen ze elkaar door de zwaartekracht aantrekken. De aantrekkingskracht is uiterst gering, maar als je instrumenten gevoelig genoeg zijn, kun je de zwaartekracht meten die twee bowlingballen op elkaar uitoefenen.

Op basis van die meting zou je de massa van de twee objecten kunnen bepalen. Hetzelfde geldt voor twee golfballen, maar de aantrekkingskracht is nog kleiner omdat de hoeveelheid zwaartekracht afhangt van de massa van de objecten.

Berekening van de massa van bollen

Isaac Newton liet zien dat je voor bolvormige objecten de vereenvoudigende veronderstelling kunt maken dat de volledige massa van het object geconcentreerd is in het midden van de bol. In het geval van onze planeet zou het middelpunt van de bol het middelpunt van de aarde zijn.

De volgende vergelijking drukt de aantrekkingskracht uit die twee bolvormige objecten op elkaar uitoefenen:

F =G(M1 x M2/R2)

  • F is de aantrekkingskracht tussen hen.
  • G is de zwaartekrachtconstante gelijk aan 6,67259 x 10 -11 m3/kg 2 .
  • M1 en M2 zijn de twee massa's die elkaar aantrekken.
  • R is de afstand tussen de twee objecten.

De massa van de aarde berekenen

Neem aan dat de aarde een van de massa's is (M1) en een bol van 1 kg de andere (M2). De kracht daartussen is 9,8 kg x m/s 2 — we kunnen deze kracht berekenen door de bol van 1 kilogram te laten vallen en de versnelling te meten die het zwaartekrachtveld van de aarde erop uitoefent (9,8 m/s 2 ).

De straal van de aarde is 6.400.000 meter (6.999.125 yards). Als je al deze waarden invult en M1 oplost, kom je erachter dat de massa van de aarde 6.000.000.000, 000.000.000.000.000 kilogram is (6 x 1024 kilogram, of 1,3 x 1025 pond).

Massa versus gewicht

Waarom is het ‘gepaster’ om te vragen naar de massa van de aarde in plaats van naar het gewicht? Gewicht is een kracht waarvoor een zwaartekrachtveld nodig is om te bepalen. Je kunt een bowlingbal nemen en deze wegen op de aarde en op de maan. Het gewicht op de maan zal een zesde zijn van dat op aarde, maar de hoeveelheid massa is op beide plaatsen hetzelfde.

Om te wegen de aarde, zouden we moeten weten in welk zwaartekrachtveld we het gewicht willen berekenen. De massa van de aarde daarentegen is een constante.

Veelgestelde vragen over de massa van de aarde

Hoe wordt de massa van de aarde berekend?
Omdat wetenschappers de straal van planeet Aarde al kennen, gebruikten ze de Wet van Universele Gravitatie om de massa van de Aarde te bepalen in relatie tot de zwaartekracht op een object op het aardoppervlak. Simpel gezegd gebruikt deze methode de straal van de aarde als afstand.
Wat is het grootste deel van de massa van de aarde?
De kern van de aarde is 15 procent van het volume van de planeet, maar 30 procent van de massa. Het grootste deel van de massa van de aarde bestaat uit de mantel. De mantel is 84 procent van zijn volume en bijna 70 procent van zijn massa. De aardkorst bedraagt ​​slechts 1 procent van zijn massa, wat betekent dat het grootste deel van de dichtheid van de aarde zich in het midden bevindt.
Hoe berekende Cavendish de massa van de aarde?
Henry Cavendish mat de kracht tussen aantrekkende metalen bollen met behulp van een torsiebalans. Hij kende de massa van beide bollen en de afstand ertussen al. Door zorgvuldig de kracht tussen deze bollen te meten, berekende hij hun aantrekkingskracht. Omdat de zwaartekracht van de aarde op de kleinere bal kon worden gemeten door deze te wegen, maakte de verhouding van de twee krachten het mogelijk de dichtheid van de aarde te berekenen, met behulp van de zwaartekrachtwet van Newton.
Wat is de eenvoudige definitie van massa?
Massa is de maatstaf voor de hoeveelheid materie in elk object. Op aarde kunnen we dingen wegen om de massa te bepalen. Maar in de ruimte kan iets veel massa hebben, maar niet veel gewicht, omdat de zwaartekracht dan klein is.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe werkt de zwaartekracht?
  • Hoe werkt zwaartekrachtondersteuning met interplanetaire satellieten?
  • Hoe koppelomvormers werken
  • Hoe de speciale relativiteitstheorie werkt
  • Hoe gewichtloosheid werkt
  • Hoe elektromagneten werken

Meer geweldige links

  • Het natuurkundeklaslokaal
  • De massa van de aarde



No

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Voor een gestreepte mangoest in het noorden van Botswana, communiceren met familie kan dodelijk zijn
  2. Wat is de vloeistof die de ruimte tussen de kern en het celmembraan vult?
  3. Wilde vogels bezitten genetische aanleg om populatiespecifieke liedjes te leren, zo blijkt uit onderzoek
  4. Veel voorkomende medicijnen tegen brandend maagzuur kunnen kanker en andere immuunstoornissen bij honden helpen bestrijden, vinden onderzoekers
  5. Hoe een eiwit vrijkomt om dodelijke kankers te veroorzaken
  6. Wetenschappers gebruiken machine learning om antibioticaresistentie bij gekweekte kippen te bestrijden
  7. Rijke moleculaire taal begeleidt de vorming van kleine vloeistofdruppels in cellen
  8. Onderzoek bevestigt het:we worden echt dommer
  9. Door het uitbreiden van het DNA-alfabet kunnen cellen nieuwe eiwitten produceren

Wetenschap