مخزن أكبر مرجع عربي للمواضيع و المقالات

ابحث عن أي موضوع يهمك

القوة التي تعيد الأجسام الى الارض سر الجاذبية وكيفية قياسها

بواسطة: نشر في: 31 أغسطس، 2023
مخزن

انجذاب كافة الأجسام نحو الأرض يُعرَف بقوة الجاذبية، هذه القوة تعتمد على الكتلة، حيثما كانت كتلة الجسم، سوف يكون هناك انجذاب نحو مركز الأرض هذا يجعل الأشياء تسقط نحو الأرض عندما ترمى أو تُترك لوحدها، وهو ما يجعلنا نشعر بالوزن عندما نقف على الأرض، وفي موقع مخزن سوف نتطرق لنتناول شرح هذا الأمر بشكل مفصل.

القوة التي تعيد الأجسام الى الارض

القوة التي تعيد الأجسام إلى الأرض تعرف باسم “الجاذبية”، حيث تُعرف الجاذبية على أنها القوة التي تجذب بين جميع الكتل بمقدار يعتمد على كتلة الأجسام ومسافتها بينها، ووفقًا لقانون الجاذبية الشهير الذي وضعه العالِم إسحاق نيوتن، تتناسب قوة الجاذبية بين جسمين مع ضرب كتلتي الجسمين وعكس مربع المسافة بينهما. يتم تعبير هذا القانون بالمعادلة:

  • F = G * ((m1 * m2) / r^2)
    • حيث:
      • ( F ) هي القوة بين الجسمين.
      • ( G ) هو ثابت الجاذبية الذي يقيس قوة الجاذبية الكلية في الكون.
      • ( m_1 ) و ( m_2 ) هما كتلتي الجسمين.
      • ( r ) هو المسافة بين مراكز الجسمين.
القوة التي تعيد الأجسام الى الارض سر الجاذبية وكيفية قياسها
  • هذه القوة تعمل على سحب الأجسام نحو مركز الأرض، وهذا ما يجعلنا نشعر بالوزن عندما نقف على سطح الأرض، حيث تتحكم الجاذبية أيضًا في حركة الكواكب حول الشمس والأجرام السماوية الأخرى في الكون.

قوة الجاذبية الأرضية هي مثال على قوة

القوة التي تعيد الأجسام الى الارض سر الجاذبية وكيفية قياسها

نعم، صحيح. قوة الجاذبية الأرضية هي مثال على قوة في الفيزياء. تُعد الجاذبية واحدة من أربع القوى الأساسية في الطبيعة والتي تتحكم في تفاعل الأجسام مع بعضها البعض، فهذه القوى تشمل:

  • قوة الجاذبية: تتيح للأجسام مثل الكواكب والأجسام السماوية التفاعل وفقًا لكتلها، وهي ما تجلب الأشياء نحو مركز الجاذبية، مثل سقوط الأشياء عندما تُرمى في الهواء.
  • القوى الكهرومغناطيسية: تشمل القوى التي تتداخل بين الشحنات الكهربائية المختلفة، سواء كانت إيجابية أو سلبية وهي تشمل قوى الجذب والانصهار وتفاعلات الكهرباء والمغناطيسية.
  • القوى النووية القوية والضعيفة: تتحكم في تفاعلات الجسيمات على مستوى الذرات والنواة الذرية، القوى النووية القوية تُمسك بالبروتونات والنيوترونات داخل نواة الذرة، بينما القوى النووية الضعيفة تتحكم في تفاعلات الاضمحلال النووي.
  • قوى التفاعل النووي الضعيفة: تنطوي على تفاعلات الاضمحلال النووي والتي تؤثر في تحول النيوترونات إلى بروتونات والعكس، فهذه القوى الأربعة تشكل أساسًا لفهم كيفية تفاعل وتحرك الأجسام في الكون، وتلعب دورًا حاسمًا في الفهم العلمي للعالم من حولنا.

تعريف قوة الجاذبية

قوة الجاذبية هي القوة التي تجذب بين جميع الأجسام بسبب وجود كتلها، فهذه القوة تسبب تجاذب الأجسام نحو بعضها البعض، وهي مسؤولة عن حركة الأجسام في الكون، مثل حركة الكواكب حول الشمس وسقوط الأجسام إلى الأسفل على سطح الأرض، وهذا يتبين بوضوح فيما يلي:

  • قوة الجاذبية تعتمد على كتلة الأجسام وعلى المسافة بينها، وفقًا لقانون الجاذبية الذي وضعه العالِم إسحاق نيوتن، يُعبَّر عن القوة بالمعادلة:
  • عمومًا يمكننا أن نقول أن قوة الجاذبية هي القوة التي تعمل على جذب الأجسام نحو مركز الكتلة، وهذا يؤدي إلى مفهوم الوزن حيث يعبر عن القوة التي تعمل الأرض على جذب الأجسام نحو مركزها.

ما العامل الذي يحدد القوة الأكبر الجاذبية بين جسمين؟

العامل الذي يحدد القوة الجاذبية بين جسمين هو كتلتهما ومسافة الفصل بينهما، وذلك وفقاً لقانون الجاذبية العام لنيوتن، يتناسب الجاذبية بين جسمين بشكل مباشر مع حاصل ضرب كتلتيهما وعكسي مع مربع المسافة بينهما بشكل أكثر دقة، يمكن استخدام قانون الجاذبية لحساب القوة الجاذبية بين جسمين باستخدام المعادلة التالية:

  • F = G * ((m1 * m2) / r^2)
  • بمجرد معرفة كتلة الجسمين والمسافة بينهما، يمكن استخدام هذه المعادلة لحساب القوة الجاذبية بينهما.
  • لاحظ أنه بالنسبة للكتل الصغيرة مثل الأجسام اليومية على سطح الأرض، القوة الجاذبية تظل ضئيلة نسبيًا بالمقارنة مع القوى الأخرى التي تؤثر عليها، مثل القوة الدافعة والاحتكاك.
  • ولكن عندما يتعلق الأمر بجسمين ذوي كتلة كبيرة، مثل الكواكب أو النجوم، فإن القوة الجاذبية تلعب دورًا هامًا في تفاعلهما.

ما سر انجذاب الاجسام نحو الارض؟

سحب الأجسام نحو الأرض نتيجة لوجود قوة الجاذبية، السبب وراء وجود هذه القوة يعود إلى التأثير الذي تمتلكه الكتلة على الزمان والمكان، وهذا وفقًا للنظرية النسبية العامة التي وضعها ألبرت أينشتاين، التي تتضح فيما يلي:

  • ببساطة، يمكننا أن نتخيل أن هناك مكان مسطح مع تركيبة جاذبية في وسطه، مثل الوضع الذي ينحني به ورقة رقيقة على سطح مسطح عندما نضع كتلة عليها.
  • إذا وضعنا كتلة على سطح الأرض، تمتد هذه المنحنى في جميع الاتجاهات من حولها.
  • والأجسام الأخرى في المكان يتبعها طبقًا لهذا المنحنى، وهذا ما يسبب سقوطها نحو الأرض.
  • بشكل عام، يمكننا القول إن الأجسام تجذب بعضها البعض بسبب انحناء المكان الذي يخلقها الكتلة، وهذا هو سر انجذاب الأجسام نحو الأرض ونحو أي جسم يمتلك كتلة.

لماذا لا تسقط الطائرة رغم وجود الجاذبية الأرضية؟

القوة التي تعيد الأجسام الى الارض سر الجاذبية وكيفية قياسها

الطائرة لا تسقط رغم وجود الجاذبية الأرضية بسبب التوازن بين قوى متعددة تعمل على الطائرة، كما يتبين ذلك بالنقاط الأتية:

  • قوة الرفع (Lift): الطائرات تحمل أجنحة تولد قوة رفع عندما يمر الهواء على الأجنحة، تكون هذه القوة عكس قوة الجاذبية، وتعمل على رفع الطائرة في الهواء.
  • الجاذبية الأرضية: ما زالت قوة الجاذبية موجودة وتسحب الطائرة نحو الأسفل، ولكنها متوازنة بفضل قوة الرفع.
  • قوة الدفع (Thrust): المحركات في الطائرة تولد قوة دفع تساعد على تحقيق التوازن بين قوة الجاذبية وقوة الرفع، فتلك القوة الخاصة بالدفع تساهم في دفع الطائرة إلى الأمام، وبالتالي تحافظ على سرعتها وقوة الرفع اللازمة.
  • السحب (Drag): حركة الطائرة عبر الهواء تولد قوة السحب، وهي مقاومة هوائية تعمل ضد قوة الدفع، هذه القوة تعمل على إبطاء حركة الطائرة، ولكن قوة الدفع تعمل على التغلب عليها.
    • ملخصًا، الطائرة تبقى في الجو بسبب توازن قوى متعددة قوة الجاذبية تحاول سحب الطائرة إلى الأسفل، بينما قوة الرفع وقوة الدفع تعملان معًا لتحقيق التوازن ومنع السقوط تصميم الطائرة والتحكم في عناصرها يسمحان بالتحكم في هذه القوى والحفاظ على توازنها في الجو.

وحدة الجاذبية الأرضية

وحدة قياس تسارع الجاذبية الأرضية هي “متر/ثانية²” (م/ث²). هذه الوحدة تستخدم لقياس مقدار التسارع الذي يسببه الجاذبية على الأجسام على سطح الأرض في معظم الأماكن على الأرض تقريبًا، تقدر وحدة تسارع الجاذبية بحوالي 9.81 متر/ثانية²، هذا يعني أن الجسم سيزيد سرعته بمقدار 9.81 متر/ثانية في كل ثانية تمر، هذا التسارع يُرتبط بقانون الجاذبية الذي وضعه إسحاق نيوتن، والذي يقول أن قوة الجاذبية بين جسمين تتناسب مع ضرب كتلتيهما وتناقص مع مربع المسافة بينهما وهذا ما يجعل وحدة تسارع الجاذبية تكون متر/ثانية².

متى تنعدم الجاذبية الأرضية

الجاذبية الأرضية لا تنعدم بشكل كامل في أي مكان على سطح الأرض وفقًا لقانون الجاذبية الذي وضعه نيوتن، حيث تعمل الجاذبية بين جميع الأجسام التي تمتلك كتلة، ومهما كانت بسيطة أو صغيرة فإن الجاذبية موجودة وتؤثر على الأجسام وحتى إذا كنت في مكان معين على سطح الأرض حيث يمكن أن تظهر الجاذبية ضعيفة، فإنها ما زالت موجودة على سبيل المثال، في مركز الأرض، يكون التأثير الجاذبي من جميع الاتجاهات متعادلًا، وبالتالي يبدو أن الجاذبية تقترب من الصفر ولكن حتى في هذه الحالة، لا يزال لديك تأثير من الأماكن المحيطة بك، فعلى سطح الأرض، يمكن أن تتأثر قوة الجاذبية بعوامل مثل التضاريس والارتفاع عن سطح البحر على سبيل المثال، عندما تكون على ارتفاع عالٍ فوق سطح البحر، قد تكون الجاذبية قليلة بعض الشيء مقارنة بما هي عليه على مستوى سطح البحر.

القوة التي تعيد الأجسام الى الارض

جديد المواضيع