قانون الجاذبية
Contents
قانون نيوتن للجاذبية العامة، ويسمى أيضًا قانون التربيع العكسي.
نص القانون:
“إن أي كتلتين في الكون تتجاذبان بقوة تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كتلتيهما وعكسيا مع مربع المسافة بين مركزي الكتلتين.”
وهو قانون استنتاجي، بمعنى أن هناك قوة جذب بين جسمين في الكون تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بينهما وحاصل ضرب كتلتيهما.
الصيغة الرياضية لقانون الجذب:
= Gfrac {m_1 m_2} {r^2} أو
FG = Gm1m2 / r2
بينما:
G هو ثابت الجاذبية العام وm_1 هو الرمز الأول لكتلة الجسم (عادةً بالكيلوجرام). m_2 هو الرمز الثاني لكتلة الجسم (عادةً بالكيلوجرام). F هو رمز القوة الناتجة عن الجاذبية. r هو رمز للمسافة بين جسمين (المسافة عادة ما تكون بالوحدات المترية).
العلاقة بين الوزن والكتلة
مفهوم الوزن والكتلة مختلط وقابل للتبادل، ولكن هناك فرق كبير. الكتلة: هي كمية المادة التي يتكون منها الجسم. الوزن: هو تفاعل وتأثير الجاذبية على هذه الكتل. أي أن الوزن هو مقدار القوة المؤثرة على الجسم بسبب كتلته. العلاقة الرياضية بينهما هي W = m ∗ g. الوزن ث. م هي الكتلة. ز الجاذبية. إذا قارنت الوزن والكتلة على سطح الأرض فلن ترى فرقاً بين الاثنين، ولكن كلما ابتعدنا عن الأرض يقل الوزن وتبقى الكتلة ثابتة. على سبيل المثال، يزن الشخص الموجود على قمة جبل إيفرست أقل من وزنه على ساحل البحر الميت. وفي عالم الأجرام السماوية يبدو الفرق واضحا بسبب الاختلاف الكبير في الحجم: فمثلا قوة الجاذبية على المشتري أكبر 316 مرة من قوة الجاذبية على الأرض بسبب كتلته الكبيرة.
تاريخ قانون الجاذبية
إن الأجسام التي كانت على الأرض منذ بداية الخليقة/ منذ الانفجار الكبير كانت تتحرك نحو الأرض مهما كانت القوة التي قذفت بها منها، ولم يفلت أحد من تلك القوة التي كانت في الأرض حتى نهاية العالم. القرن العشرين . القرن العشرين مع إطلاق أول مسبار فضائي خارج مجال الجاذبية الأرضية. لكن في التاريخ المسجل لا يوجد دليل على أن أحداً فكر في سبب سقوط الأجسام على الأرض حتى قدم الفيلسوف اليوناني أرسطو المفهوم الأول لهذه القوة العظيمة. كان يعتقد أن الأجسام تنجذب فقط إلى موقعها الطبيعي، وأن الأجسام تسقط بسرعة تتناسب مع وزنها. على سبيل المثال، إذا قام شخص ما برمي قطعة معدنية وزنبرك من مكان مرتفع، فإن قطعة المعدن ستسقط أولاً بسبب حجمها ووزنها وحدهما. ولكن بعد ما يقرب من ألفي عام، جاء العالم جاليليو وأجرى تجربة أثبت فيها أن الأجسام تتحرك بنفس السرعة والتسارع بغض النظر عن وزنها. وشكلت تجارب العالم جاليليو وأنماطه القديمة التي وضعها كوبرنيكوس (على الأجرام السماوية) النواة التي بنى عليها العالم نيوتن نظريته، عندما لاحظ أن حركة الأجسام الصغيرة التي تسقط على الأرض تتبع نفس نمط الحركة. من الكواكب وسائر الأجرام في السماء. عندما جمع نيوتن قوانين الحركة الثلاثة، وقارنها بملاحظاته وتجارب علمائه السابقين، قدم لنا قانونًا في شكل رياضي يحدد قوة الجذب بين جسمين.
ثم، في عام 1687، صاغ العالم الألماني يوهانس كليبر ثلاثة قوانين تنبأت بحركة الأجرام السماوية (والتي كان يعرف خمسة منها فقط). لقد درسها فقط من خلال الملاحظة والتنبؤ والتجربة، لكنه لم يكن لديه نموذج نظري.
ثم جاء العالم الكبير أينشتاين الذي جمع كل النظريات ووضع لنا النظرية النسبية العامة التي تشرح العلاقة بين المادة والحركة، أي أن سرعة الأجسام تؤثر على مادتها، أي عندما تتحرك الأجسام بكتلتها يجد أن الانحناء الفعلي يحدث في نسيج الزمكان، وهذا بدوره قادنا إلى حقيقة أنه لا يوجد جسم له كتلة تصل إلى سرعة الضوء، ومن هنا الطبيعة المزدوجة (أشعة/موجات) للضوء وهذا الضوء عديم الكتلة. مما نتج عنه قانون E=mc² الذي يعني أن حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء يساوي الطاقة (يمكن تحويل المادة إلى طاقة)، وهو القانون الذي تقوم عليه فكرة القنبلة الذرية. قائم على. لكن مع هذه الأمثلة، عندما يتطلب الانفجار الكبير لنجم عملاق أن تتغلب الجاذبية الناتجة عن الطاقة الانفجارية على قوة الانفجار، فإن ما يسمى بعنصر الثقب الأسود قادر على ثني نسيج الزمكان ولا يهرب شيء . جاذبيته، ولا حتى الضوء، لكن هذه النظرية لا تتفق مع فيزياء الكم. لذلك كان مجرد اقتراح ورقي حتى جاء العالم ستيفن هوكينج وقام بالتوفيق بينهما.
قصة اكتشاف الجاذبية الأرضية
يحكى أنه في عام 1666 كان العالم إسحاق نيوتن جالساً تحت شجرة عندما سقطت تفاحة من الشجرة على رأسه، وهنا بدأ يفكر في سبب سقوطه من الأعلى إلى الأسفل وليس إلى الأعلى، ولماذا سقط . وظل يفكر بشكل عمودي حتى توصل إلى نتيجة مفادها أن هناك قوة في الأرض تجذب التفاحة المتساقطة لأنها تسحب كل شيء نحوها، وبعد حوالي عشرين عامًا من التفكير والبحث توصل إلى قانون الجذب العالمي. .
(قصة رائعة قد تكون صحيحة أو لا، ولا يوجد دليل على صحتها، مجرد قصص يرويها العلماء في أروقة قاعات العلم).
العلاقة بين التسارع والجاذبية
الجاذبية: لم يتم تعريفها بدقة، فهي ببساطة القوة التي تؤثر بها الأرض على الأجسام. الاسم العام لتلك القوة هو ما يتسبب في سقوط الأشياء، وينطبق على جميع الآليات التي تفعل ذلك. التسارع الناتج عن الجاذبية. لذلك فهو أكثر دقة.
أهمية الجاذبية
- فهو يساعد على تحريك القمر في مراحله المعتادة والثابتة، مما يؤدي بدوره إلى موازنة الأرض حول محورها كمركز خارجي للجاذبية، ويقوم بحركات المد والجزر المهمة للحياة البحرية.
- وهو مهم لتوازن الكائنات الحية (في المملكتين الحيوانية والنباتية) وقدرتها على القيام بجميع الوظائف الحيوية.
- وهو ما يثبت الغلاف الجوي للأرض في مكانه، مما يسمح لجميع الكائنات الحية باستنشاق الغازات والحفاظ على الضغط الجوي المناسب للحياة. من خلال الحفاظ على الغلاف الجوي في مكانه مع ترتيب الغازات، يتم إنقاذ الأرض من جميع الأخطار الكامنة في الفضاء، على سبيل المثال، وزن الأوزون O₃ الذي تبلغ كتلته 48.00 جم/مول من الضوء؛ ولذلك فهو في مقدمة الغازات التي تستقبل الأشعة فوق البنفسجية وتمنعها من دخول الأرض، وكونه غازاً ساماً لا يمكن استنشاقه، فإنه يؤدي دوره على أكمل وجه في مكانه.
- وبسبب جاذبية الأرض، يزداد التسارع بشكل كبير عندما يدخل النيزك الغلاف الجوي؛ ويزداد الاحتكاك بطبقات الهواء، وتحترق معظم أعدادها قبل وصولها إلى الأرض، ونراها على شكل سهم لامع يخترق ظلام الليل، ولا يصل إلى الأرض إلا النيازك الكبيرة.
- لعبت الجاذبية بشكل عام دورًا في تكوين الكون، كما يرى علماء الفيزياء فيما يعرف بنظرية الانفجار الكبير، حيث بدأ الكون من نقطة حجمها صفر وكتلة لا نهائية، وبعدها حدث الانفجار الكبير، مما أدى إلى الانفجار العظيم. انفجار. البوب. تسارع توسع الكون بشكل كبير. بمجرد أن برد الكون، لعبت الجاذبية دورًا رئيسيًا في تجميع جزيئات المادة والغبار حول كتل تنمو ببطء لتكوين الكواكب والأقمار والنجوم، مما أدى في النهاية إلى خلق الكون كما نعرفه اليوم، لأننا كنا في الأساس مكونين من نسيج كوني مصنوع. . جاذبية.
يؤدي الاختلاف إلى زيادة قوة جاذبية الأرض والسحب المغناطيسي
إن جاذبية الأرض والجاذبية المغناطيسية مختلفتان تمامًا وليسا متماثلين. الجاذبية هي القوة التي تنشأ بين جسمين بسبب اختلاف الكتلة بينهما، مما يجعل الجسمين يبدوان وكأنهما منجذبان نحو الأرض. يعتمد الجذب المغناطيسي على الخصائص الكيميائية والفيزيائية المحددة لجسم ما. يمكن للمغناطيس أن يسحب أو يدفع الأجسام اعتمادًا على اتجاه القطب وحركة الإلكترونات التي تحدث في المادة. لأن كل إلكترون هو مجرد مغناطيس صغير.
فتحدثنا عن قانون الجاذبية ونصه وصيغته الرياضية وتاريخه ومساهمة العلماء في بنيته وأهمية الجاذبية والفرق بينها وبين بعض المفاهيم المتشابكة والتي نأمل أن نكون قد أفدناكم بها. .
