Zwaartekracht versus magnetisme
Zwaartekracht en magnetische krachten zijn twee van de meest fundamentele krachten waarop het universum is gebouwd. Het is erg belangrijk om voldoende begrip te hebben van deze fundamentele krachten om de mechanica van het universum te begrijpen. Zwaartekracht vormt samen met elektromagnetische kracht, zwakke kernkracht en sterke kernkracht de vier fundamentele krachten van het universum. Deze theorieën spelen een cruciale rol op gebieden als kosmologie, relativiteitstheorie, kwantummechanica, astronomie, astrofysica, deeltjesfysica en bijna alles wat zich in het bekende universum bevindt. In dit artikel bespreken we de theorieën achter zwaartekracht en magnetisme, hun overeenkomsten, hoe ze voorkomen in het universum en tenslotte hun verschillen.
Zwaartekracht
Zwaartekracht is de kracht die optreedt als gevolg van een massa. Massa is de noodzakelijke en voldoende voorwaarde voor de zwaartekracht. Er is een zwaartekrachtveld gedefinieerd rond elke massa. Neem de massa m1 en m2 die op een afstand r van elkaar zijn geplaatst. De zwaartekracht tussen deze twee massa's is G.m1.m2 / r ^ 2 waarbij G de universele zwaartekrachtconstante is. Omdat er geen negatieve massa's aanwezig zijn, is de zwaartekracht altijd aantrekkelijk. Er zijn geen afstotende zwaartekrachten. Opgemerkt moet worden dat zwaartekrachten ook wederzijds zijn. Dat betekent dat de kracht die m1 uitoefent op m2 gelijk en tegengesteld is aan de kracht die m1 uitoefent op m1.
Het zwaartekrachtpotentieel op een punt wordt gedefinieerd als de hoeveelheid werk die aan een eenheidsmassa wordt gedaan wanneer deze van oneindig naar het gegeven punt wordt gebracht. Omdat het zwaartekrachtpotentieel bij oneindig nul is, en aangezien de hoeveelheid werk die moet worden verricht negatief is, is het zwaartekrachtpotentieel altijd negatief. Daarom is de potentiële zwaartekrachtenergie van elk object ook negatief.
Magnetisme
Magnetisme treedt op als gevolg van elektrische stromen. Een rechte stroomvoerende geleider oefent een kracht uit die loodrecht op de stroom staat op een andere stroomvoerende geleider die evenwijdig aan de eerste geleider is geplaatst. Aangezien deze kracht loodrecht op de ladingsstroom staat, kan dit niet de elektrische kracht zijn. Dit werd later geïdentificeerd als magnetisme. Zelfs de permanente magneten die we zien, zijn gebaseerd op de stroomlus die wordt gecreëerd door de spin van het elektron.
De magnetische kracht kan zowel aantrekkelijk als afstotend zijn, maar dit is altijd wederzijds. Een magnetisch veld oefent een kracht uit op bewegende ladingen, maar stationaire ladingen worden niet beïnvloed. Een magnetisch veld van een bewegende lading staat altijd loodrecht op de snelheid. De kracht op een bewegende lading door een magnetisch veld is evenredig met de ladingssnelheid en de richting van het magnetische veld.
Wat is het verschil tussen magnetisme en zwaartekracht?
• Gravitatiekrachten treden op als gevolg van massa en magnetisme treedt op als gevolg van bewegende ladingen.
• Magnetische krachten kunnen zowel aantrekkelijk als afstotend zijn, maar zwaartekrachten zijn altijd aantrekkelijk.
• Toepassing van de wet van Gauss op massa's geeft de totale zwaartekrachtflux over het gesloten oppervlak als de massa omsloten is, maar dit op de magneten toegepast levert altijd nul op.
• Aangezien er geen magnetische monopolen zijn, is de totale magnetische flux over elk gesloten oppervlak altijd nul.
