Ruimteverkenning is een onderwerp dat tot de verbeelding van mensen spreekt en hen uitdaagt na te denken over wat er precies kan gebeuren als ze de beschermende bubbel van de aarde verlaten. Ten eerste betekent de microzwaartekracht van de ruimte of lagere zwaartekracht op de maan dat de lichamen van astronauten niet langer op dezelfde manier aan de grond zijn vastgemaakt. Met wetten en definities die in de natuurkunde zijn bestudeerd, kun je bepalen hoe dit hun dichtheid beïnvloedt.
Massa versus Gewicht
Ten eerste is het noodzakelijk om het verschil tussen massa en gewicht te begrijpen. Massa is een maat voor hoeveel materie er in een object zit - in dit geval een astronaut. Het is een telling van de hoeveelheid aanwezige atomen, en het is hetzelfde of iemand zich op aarde of in de ruimte bevindt. Gewicht daarentegen meet het effect van de zwaartekracht op de massa van een object. Dat betekent dat je gewicht op aarde een combinatie is van hoeveel massa er in je lichaam zit en hoe hard de aarde je naar de grond trekt. Op de maan is er slechts ongeveer een zesde van de zwaartekracht van de aarde, en dus weegt de astronaut veel minder.
Dichtheid definiëren
Dichtheid en massa zijn verwante begrippen. Dichtheid is de hoeveelheid materie per volume-eenheid. Een astronaut kan bijvoorbeeld een volume hebben van 65 liter en een massa van 68 kilogram. Als je haar massa opdeelt in haar volume, kom je uit op een dichtheid van 1,05 kilogram per liter. Niet zo toevallig ligt dit heel dicht bij de dichtheid van water, namelijk 1,00 kilogram per liter. Je hebt waarschijnlijk gehoord dat mensen voor meer dan de helft uit water bestaan, dus het is logisch dat ze ongeveer dezelfde dichtheid hebben.
Kort antwoord... Nee
Kijk met behulp van die concepten naar wat er gebeurt met de astronaut die zich van de aarde naar de maan waagt. Verplaatsend van de zwaartekracht van de aarde naar de zwaartekracht van de maan, verandert het gewicht van de astronaut zeker, maar zijn massa blijft hetzelfde. Er is minder luchtdruk in de ruimte, maar astronauten blazen niet als bellen op zodra ze de atmosfeer van de aarde verlaten, dus je kunt er gerust van uitgaan dat het volume van de astronaut ook niet echt verandert. Als de massa en het volume op de maan niet veranderen, kun je afleiden dat de dichtheid van de astronaut hetzelfde zou zijn.
Maar een paar kanttekeningen
Er zit een kleine maas in dit scenario, maar het heeft meer te maken met fysiologie dan met natuurkunde. Mensen zijn niet echt bedoeld om in de ruimte te zijn, en ze hebben de neiging om botdichtheid, spiermassa en vocht te verliezen als ze langere tijd in lage zwaartekracht doorbrengen. Wanneer mensen deze hypothetische vragen stellen, denken ze meestal aan een situatie waarin astronaut onmiddellijk van de ene plaats naar de andere wordt vervoerd, maar in het echte leven is het een lange reis. Dus de astronaut zou op weg naar de maan een klein beetje massa kunnen hebben verloren en zou dus een beetje minder dicht zijn als hij daar eenmaal was.