Hefur hreyfingarstefna áhrif á þyngd?

Svarið er nei, yfirleitt ekki, en samt í vissum skilningi já!

Þyngd hlutar í bókstaflegum skilningi er heildarkrafturinn sem verkar á hann vegna annarra massa í kring. Þessi kraftur er eingöngu háður stað hlutarins en ekki hraða eða stefnu. Ef við erum í grennd við jörðina ræðst þyngd okkar þess vegna eingöngu af fjarlægð okkar frá jarðarmiðju. Ef við værum kyrrstæð gætum við mælt þessa þyngd til dæmis með gormavog eins og lýst er hér á eftir.

En þyngdin er ekki endilega eini krafturinn sem verkar á okkur og svo er ekki heldur víst að krafturinn á gormavogina verði nákvæmlega jafnmikill og þyngdin. Heildarkraftur er sama og massi sinnum hröðun (hraðabreyting á tímaeiningu). Ef heildarkrafturinn er samsettur úr tveimur kröftum og hröðunin er 0, til dæmis vegna kyrrstöðu, þá getum við ályktað að kraftarnir tveir séu jafnstórir og gagnstæðir þannig að summa þeirra er 0. Þá er krafturinn frá voginni á hlutinn jafnstór þyngdarkraftinum og vogin mælir þyngdina rétt.

Þetta miðast við að við séum kyrrstæð í geimnum, en ef við stöndum á yfirborði jarðar erum við í raun á sífelldri hringferð kringum jarðmöndulinn vegna snúnings jarðar. Hlutur á slíkri hringferð hefur tiltekna hröðun sem nefnist miðsóknarhröðun og má reikna út ef fjarlægðin frá snúningsásnum er þekkt ásamt annaðhvort hraðanum eða snúningshraðanum (hornhraðanum). Þessi hröðun veldur því að kraftarnir tveir, frá voginni og jörðinni, eru ekki lengur jafnstórir og vogin sýnir ekki rétta þyngd heldur nokkru minni. Munurinn vex í beinu hlutfalli við fjarlægðina frá jarðmöndlinum og er þess vegna talsvert meiri við miðbaug heldur en til dæmis hér norður frá.

Ef við nú göngum, hlaupum eða ökum í sömu stefnu og jörðin er að snúast, það er til austurs, þá eykst hraði okkar miðað við jarðmöndulinn. Miðsóknarhröðunin eykst þá líka og krafturinn á okkur frá voginni verður enn minni en áður; vogin sýnir enn minna. Ef við förum hins vegar til vesturs minnkar hraðinn og miðsóknarhröðunin og munurinn á raunverulegri þyngd og kraftinum frá voginni minnkar; vogin sýnir meiri þyngd en þegar við stóðum kyrr á jörðinni.

En lokasvarið við spurningunni er að þyngdin fari yfirleitt eingöngu eftir stað og ekki eftir hreyfingu en það sem fjaðurvog sýnir getur hins vegar meðal annars farið eftir hreyfingarstefnu á yfirborði jarðar.

Lesendur eru að lokum hvattir til að kynna sér önnur svör um skyld mál hér á Vísindavefnum: