الجاذبية - الميكانيك .. الفيزياء
الجاذبية
تستعمل كلمة وزن للدلالة على قوة جذب الارض للاشياء . فما هي الجاذبية الارضية ؟ لقد اكتشف نيوتن ان هناك قوى جاذبة بين جميع الاجسام المادية تمثل احدى القوى الاساسية الاربع في الكون .
أما القوى الثلاث الاخرى فهي القوة الكهرمغنطيسية ونوعا القوى النووية وبالرغم من عدم معرفة نيوتن لسبب الجاذبية ( التي اوضحها أنشتين فيما بعد ) فقد أثبت أنها تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كل من الكتلتين المنجذبتين ك ١ و ك ٢ . وتتناسب عكسيا مع مربع المسافة الفاصلة بينهما ف . وقد عرفت هذه المعادلة فيما بعد بقانون نيوتن للجاذبية وهي كالاتي : ق = ج ك ١ ك ٢/ ف ۲ حيث تمثل ج ثابتة الجاذبية ( وهي كمية لا تتغير في كافة ارجاء الكون ) .
واذا فرضنا ان كـ تمثل كتلة الارض وان شـ يمثل شعاعها تصبح قوة جذبها ق لكتلة ما ك موجودة على سطحها كالاتي ق = ج كـ ك / ش ٢ وهذه القوة ليست سوى وزن الجسم نفسه و .
وبذلك ينتج لدينا المعادلة التالية ق = و = ك × ج حيث تمثل ج تسارع الجاذبية ( انظر الصفحة ٦ ) .
نستنتج من مقارنة هاتين المعادلتين ان ج = ج كـ شـ۲ وأن قيمتها تساوي ج ۹۱ م / ث ٢ . والجدير بالذكر ان هذه القيمة تتغير باختلاف مكان الجسم وبعده عن مركز كتلة الارض . واذا طبقنا نفس المعادلة على القمر نجد فيه تسارعاً جذبيا قمريا يعادل سدس تسارع الجذب الارضي أي ج / ٦ ولهذا السبب يستطيع رائد الفضاء الموجود على القمر ان يتحرك بحرية اكثر ويقوم بوثبات عملاقة ، لان وزنه على سطح القمر لا يمثل الا سدس وزنه على الارض .
والمعروف ان كل جسم ، ذا كتلة ك ، يتحرك على دائرة طول شعاعها ش بسرعة منتظمة عـ ، يكتسب تسارعا موجها نحو مرکز الدائرة ينتج عن تغير السرعة ( كقيمة موجهة ) بالرغم من عدم تغير قيمتها العددية - أي أن اتجاه سرعة الجسم يتغير كلما تغير اتجاه سیره - يطلق على هذا التسارع اسم التسارع الجاذبي ويساوي عـ ٢ / ش . وتصبح القوة الجاذبة وفقا لمعادلة نيوتن الثانية . ك × أ = ك × ع ۲ / ش . وللقوة الجاذبة رد فعل يسمى القوة النابذة .
يقع القمر اثناء دورانه حول الارض تحت تأثير قوتين : قوة انجذابه نحو الارض ، وقوة نبذها له . وبما أنه ثابت في مداره ، فلا بد أن تتساوى هاتان القوتان . فاذا فرضنا أن ك تمثل كتلة القمر ، وان ف تمثل المسافة بين مركزه ومركز الأرض ، يصبح لدينا المعادلة التالية : ج كـ ك/ ف ٢ = ك ع ۲ / ف . واذا استبدلنا كلا من ج وكـ بقيمتها نجد أن سرعة دوران القمر تبلغ ۲ × ٧۱۰ / ف م / ث . تطبق هذه المعادلة التقاربية ( لانها لا تأخذ وجود الاجرام الاخرى في المجموعة الشمسية بعين الاعتبار ) ، ليس على القمر فحسب ، بل على جميع التوابع الاصطناعية ، وتقوم بالربط بين بعد التابع عن الارض في مداره وسرعة دورانه حولها .
القوى التي تؤثر على حركة التوابع في مداراتها الدائرية .
الجاذبية
تستعمل كلمة وزن للدلالة على قوة جذب الارض للاشياء . فما هي الجاذبية الارضية ؟ لقد اكتشف نيوتن ان هناك قوى جاذبة بين جميع الاجسام المادية تمثل احدى القوى الاساسية الاربع في الكون .
أما القوى الثلاث الاخرى فهي القوة الكهرمغنطيسية ونوعا القوى النووية وبالرغم من عدم معرفة نيوتن لسبب الجاذبية ( التي اوضحها أنشتين فيما بعد ) فقد أثبت أنها تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كل من الكتلتين المنجذبتين ك ١ و ك ٢ . وتتناسب عكسيا مع مربع المسافة الفاصلة بينهما ف . وقد عرفت هذه المعادلة فيما بعد بقانون نيوتن للجاذبية وهي كالاتي : ق = ج ك ١ ك ٢/ ف ۲ حيث تمثل ج ثابتة الجاذبية ( وهي كمية لا تتغير في كافة ارجاء الكون ) .
واذا فرضنا ان كـ تمثل كتلة الارض وان شـ يمثل شعاعها تصبح قوة جذبها ق لكتلة ما ك موجودة على سطحها كالاتي ق = ج كـ ك / ش ٢ وهذه القوة ليست سوى وزن الجسم نفسه و .
وبذلك ينتج لدينا المعادلة التالية ق = و = ك × ج حيث تمثل ج تسارع الجاذبية ( انظر الصفحة ٦ ) .
نستنتج من مقارنة هاتين المعادلتين ان ج = ج كـ شـ۲ وأن قيمتها تساوي ج ۹۱ م / ث ٢ . والجدير بالذكر ان هذه القيمة تتغير باختلاف مكان الجسم وبعده عن مركز كتلة الارض . واذا طبقنا نفس المعادلة على القمر نجد فيه تسارعاً جذبيا قمريا يعادل سدس تسارع الجذب الارضي أي ج / ٦ ولهذا السبب يستطيع رائد الفضاء الموجود على القمر ان يتحرك بحرية اكثر ويقوم بوثبات عملاقة ، لان وزنه على سطح القمر لا يمثل الا سدس وزنه على الارض .
والمعروف ان كل جسم ، ذا كتلة ك ، يتحرك على دائرة طول شعاعها ش بسرعة منتظمة عـ ، يكتسب تسارعا موجها نحو مرکز الدائرة ينتج عن تغير السرعة ( كقيمة موجهة ) بالرغم من عدم تغير قيمتها العددية - أي أن اتجاه سرعة الجسم يتغير كلما تغير اتجاه سیره - يطلق على هذا التسارع اسم التسارع الجاذبي ويساوي عـ ٢ / ش . وتصبح القوة الجاذبة وفقا لمعادلة نيوتن الثانية . ك × أ = ك × ع ۲ / ش . وللقوة الجاذبة رد فعل يسمى القوة النابذة .
يقع القمر اثناء دورانه حول الارض تحت تأثير قوتين : قوة انجذابه نحو الارض ، وقوة نبذها له . وبما أنه ثابت في مداره ، فلا بد أن تتساوى هاتان القوتان . فاذا فرضنا أن ك تمثل كتلة القمر ، وان ف تمثل المسافة بين مركزه ومركز الأرض ، يصبح لدينا المعادلة التالية : ج كـ ك/ ف ٢ = ك ع ۲ / ف . واذا استبدلنا كلا من ج وكـ بقيمتها نجد أن سرعة دوران القمر تبلغ ۲ × ٧۱۰ / ف م / ث . تطبق هذه المعادلة التقاربية ( لانها لا تأخذ وجود الاجرام الاخرى في المجموعة الشمسية بعين الاعتبار ) ، ليس على القمر فحسب ، بل على جميع التوابع الاصطناعية ، وتقوم بالربط بين بعد التابع عن الارض في مداره وسرعة دورانه حولها .
القوى التي تؤثر على حركة التوابع في مداراتها الدائرية .
تعليق