تعريف الجاذبية الأرضية وأهميتها تعتبر الجاذبية من العوامل التي تساعد على استدامة الحياة على كوكب الأرض ، حيث تعمل جاذبية الأرض على الحفاظ على المسافة الموجودة بين الأرض والشمس ، حيث تُعرف هذه المسافة بمدار الأرض ، فهذه المسافة هي سبب. من أجل بقاء الحياة على كوكب الأرض ، ومن هذه البيانات سوف نلقي الضوء على إجابة السؤال المطروح ، ونتطرق إلى مجال الجاذبية ، من خلال الأسطر التالية على موقعنا.
الجاذبية
تعتبر الجاذبية قوة جذب عالمية تنشأ بين جميع المواد ، وتعرف بأنها قوة الجذب التي تنشأ بين جسمين لأن جميع الأجسام في الكون تجتذب بعضها البعض ، وعندما يتم رمي الكرة لأعلى فإنها تصل إلى ارتفاع معين. ثم تسقط بفعل قوة الجاذبية ، وتعتبر هذه القوة أيضًا الأضعف بين أنواع القوى الكونية ، فهي لا تلعب دورًا في تحديد الخواص الداخلية للمواد ، لكنها تتميز بالبعد الكوني. والتأثير ، يتحكم في مسارات الأجسام الموجودة في النظام الشمسي أو أماكن أخرى ، كما يتحكم في تطور النجوم والمجرات والكون بأسره.
تعريف الجاذبية الأرضية
تشير جاذبية الأرض إلى ذلك إحدى خصائص كوكب الأرض التي تعمل على جذب جميع الأجسام باتجاه مركزها نتيجة إلى كتلتها الضخمةنظرًا لوجود قوة تجاذب بين الأجسام وتتميز جاذبية الأرض بأنها تجذب جميع الأجسام نحوها بسرعة 9.8 م / ث 2 ، وتحدث جاذبية الأرض نتيجة كتلة الأرض مثل يجذب كل الأشياء في الكون بالنسبة إلى كتلتها والعلاقة بين المربع العكسي للمسافة بين مراكزها ، ويؤثر على الفضاء الخارجي يمنع الأجسام من السقوط والانحراف عن مسارها ، حيث أن تسارع الجاذبية على سطح القمر يقدر بـ 1.6 م / ث².
أهميّة الجاذبيّة
جاذبية الأرض مهمة جدًا ، حيث تحترق الأشياء بفعل الشمس ولا يمكنها البقاء والعيش على سطح الأرض ، وسيتم توضيح الأسباب الكامنة وراء أهميتها أدناه:
- الجاذبية تربط العالم ببعضه.
- تعتبر الجاذبية هي السبب في إبقاء الكواكب في مداراتها حول الشمس.
- سبب المد في المحيط هو الجاذبية بين القمر والأرض.
- تعمل الجاذبية على تقوية جهاز المناعة في الجسم ، فعند عدم وجود وزن تضعف العضلات بسبب قلة استخدامها ، فيضطر رواد الفضاء إلى ممارسة الرياضة كل يوم.
- تحافظ الجاذبية على الأدوار الحيوية للأجسام وتوزيع السوائل في الجسم ، لذلك يعاني رواد الفضاء من الصداع ومشاكل الدورة الدموية.
- تحافظ جاذبية الأرض على وجود الغلاف الجوي الذي يحيط بالأرض ، وهو ما يجعل الكائنات الحية قادرة على التنفس والعيش.
- تعمل جاذبية الأرض على إبقاء الأرض في مدارها مما يساعد على الحفاظ على مسافة مناسبة بينهما والاستمتاع بأشعة الشمس.
تاريخ الجاذبيّة
يدعي إسحاق نيوتن أنه أول من اكتشف الجاذبية في عام 1687 ، حيث تم اكتشاف الجاذبية عندما كان جالسًا تحت شجرة تفاح ولاحظ سقوط التفاحة ، ثم حاول معرفة سبب سقوطها بدلاً من الذهاب إلى اليمين أو اليسار أو حتى الصعود ، حيث يتم تمثيل هذا السبب بقوة غير معروفة جذبه إلى أسفل ، كما أطلق عليها نيوتن لاحقًا الجاذبية وطور نظرية قانون نيوتن للجاذبية الكونية ، ثم جاء ألبرت أينشتاين في القرن العشرين حيث أعطى فكرة جديدة. فكرة عن الجاذبية ، وهي أنها تزييف للزمان والمكان
وحدة الجاذبيّة
تعتبر جاذبية الأرض من القوى الأساسية في الكون ، حيث يمكن قياس قوة تأثيرها وسبب وحدتها من خلال قانون نيوتن الأساسي لقياس القوة ، وهي القوة = الكتلة * التسارع ، لذا فإن الوحدة يمكن تحديد الجاذبية بذكر الوحدة الخاصة لكل من المتغيرات المذكورة في المعادلة ، حيث أن وحدة قياس الكتلة هي الكيلوجرام ، أما بالنسبة لقياس التسارع بوحدة المتر لكل ثانية مربعة ، عندما تكون الوحدات عند تطبيق المعادلة ، تصبح وحدة الجاذبية كيلوغرام * متر / ثانية ^ 2 حيث يشار إليها بوحدة نيوتن.
التسارع الزاوي لعجلات السيارات التي يبلغ نصف قطرها 0.5 متر وتسارع خطي 6.5 متر / ثانية 2 يساوي
مفهوم مجال الجاذبية
يُعرَّف مجال الجاذبية بأنه القوة الموجودة في الفضاء حول كتلة أو مجموعة من الكتل ، ويمتد الحقل في جميع الاتجاهات وتزداد قيمته وتنقص اعتمادًا على المسافة بين الأجسام ، حيث يُقاس مجال الجاذبية بواسطة وحدة القوة لكل وحدة كتلة ، وغالبًا ما يتم استخدام وحدة نيوتن لكل كيلوغرام ، ويتميز هذا المجال بأنه أحد أنواع حقول القوة ، حيث يتم تحديده من خلال العلاقة التالية مجال الجاذبية = ثابت الجذب العام × كتلة الجسم/ مربع المسافة، حيث يمكن تفسير مجال الجاذبية الموجود حول الكائنات من خلال طريقتين هما:
- الأسهم: تشير الأسهم إلى مقدار القوة واتجاهها في نقاط مختلفة في الفضاء ، فكلما زاد طول السهم ، زادت كمية القوة.
- خطوط المجال: تشير خطوط المجال إلى اتجاه القوة المؤثرة على جسم ما في مكان معين في الفضاء ، حيث يُشار إلى مقدار الحقل من خلال تباعد الخطوط ، وكلما اقتربت من بعضها البعض ، زادت قيمة القوة .
إذا دفعت صندوقًا كتلته 20 كجم بقوة 40 نيوتن ، فما عجلة الصندوق؟
نظرية جاليليو للجاذبية
ألقى العالم جاليليو جاليلي أشياء من أعلى برج بيزا المائل مثل الفضة والذهب والخشب والكرات ، وتوقع أن تسقط الأشياء الثقيلة على الأرض أسرع من الأجسام الخفيفة ، حتى تصطدم جميعها بالأرض عند في نفس الوقت وبالتالي اكتشف العالم أن الجاذبية تساهم في تسريع جميع الأجسام بنفس المعدل على الرغم من الكتلة أو المكونات ، ثم لاحقًا سميت هذه النتيجة بالسقوط الحر أو مبدأ التكافؤ ، كما يُعرف باسم حجر الزاوية في العصر الحديث. الفيزياء ، حيث أسس العالم ألبرت أينشتاين النظرية العامة للنسبية بافتراض صحة هذا المبدأ ، وتشير النظريات الحديثة إلى أن تسارع الجاذبية يعتمد على مكونات المواد المحددة للأجسام بدقة ، وعند توضيح صحة هذه المعلومات يجب إعادة النظر في نظرية النسبية.
نظرية نيوتن للجاذبية
ظهر مفهوم جاذبية الأرض لدى عالم الرياضيات الإنجليزي إسحاق نيوتن في القرن السادس عشر ، حيث تدور حول عالم جالس تحت أشجار التفاح وسقوط إحدى ثمارها على رأسه ، مما دفعه إلى التفكير في سبب سقوطها مباشرة. إلى الأرض ، ثم نشر بعد ذلك نظريته الخاصة عن جاذبية الأرض في ثمانينيات القرن السادس عشر.
نص نظرية نيوتن للجاذبية
توضح نظرية نيوتن أن القوة يمكن ملاحظتها وتؤثر على جميع الأشياء في الكون ، كما أنها مقترنة بين الكتلة والمسافة ، حيث تشير النظرية إلى أن “كل جسيمات المادة تجتذب بعضها البعض” ، والجسيمات تعني كل الأشياء التي موجودة على كوكب الأرض ولا توجد في الكائنات الحية ، حيث تكون كمية هذه القوة متناسبة طرديًا ، وتتناسب عكسًا مع مربع المسافة بينهما ، كما يتضح من انخفاض قيمة قوة الجاذبية بين الأشياء البعيدة عن بعضها البعض والأشياء التي تحمل كتل صغيرة.
قانون نيوتن في الجاذبية
يوضح قانون الجاذبية لنيوتن أن أي جسمين في الكون لهما قوة جذب بينهما ، حيث أنشأ نيوتن قانون الجاذبية في عام 1687 واستخدمه لمراقبة تحركات الكواكب وأقمارها ، والصيغة الرياضية للقانون يكون: قوة الجاذبية= حاصل ضرب كتلة الجسم الأول× كتلة الجسم الثاني× ثابت الجذب العام÷ مربع المسافة بين الجسمينوبالرموز التي تكتبها كالتالي: ق= ك1× ك2× ث/ ف²حيث يمكن تفسير هذه الرموز على النحو التالي:
- ق: مقدار قوة الجاذبية بالنيوتن.
- ك1: كتلة الجسم الأول بالكيلوجرام.
- ك2: كتلة الجسم الثاني بالكيلوجرام.
- ث: ثابت الجذب العام ، ويساوي 6.67408 × 10 ^ -11 نيوتن.م² / كجم².
شاهد أيضًا: ماذا يحدث عندما تؤثر قوة ناتجة على الجسم؟
نظرية آينشتاين للجاذبية
حصل العالم ألبرت أينشتاين على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1921 ، وساهم في مشاركة نظرية بديلة للجاذبية في القرن التاسع عشر حيث كانت جزءًا من النظرية العامة للنسبية ، كما احتوت على تفسير مختلف لما جاء قانون نيوتن في تعريف الجاذبية الأرضية ، فمنذ أينشتاين لم يؤمن بأن الجاذبية قوة وأشار إليها بانحناء في الزمكان ويسمى البعد الرابع ، وفي ما يلي سيتم شرح ما هو الفرق بين الفيزياء الأساسية ونظرية أينشتاين:
الفيزياء الأساسية
تُعرَّف الفيزياء الأساسية على أنها عدم وجود قوة خارجية فعالة أثناء العمل مما يجعل الجسم يتحرك في أكثر خط مستقيم ، ووفقًا لهذا فإن أي جسمين في مسارات متوازية يسيران دائمًا بالتوازي ، لا يلتقيان أبدًا على الرغم من أنهما لا يلتقيان. في الواقع ، تلتقي الأجسام المارة ، ولكن تنتهي الأجسام العابرة في مسارات متوازية في الاصطدام في بعض الأوقات ، حيث يشرح نيوتن حدوث هذا الفعل عن طريق الجاذبية ، فهو يساهم في انجذاب الأجسام لبعضها البعض أو إلى جسد ثالث.
شاهد أيضًا: إن تباطؤ الجسم بسبب انخفاض السرعة
نظرية آينشتاين
يشرح أينشتاين في نظريته أن الجسمين المتحركين يحافظان على البقاء في الخطوط المستقيمة ، حتى يتحول هذان الجسمان إلى مسارات كروية بسبب انحناء في الزمكان ، وهذا يعني عندما يتحرك جسمان على مستوى مسطح لأنهما سيتحركان في شكل كروي. ينتهي الأمر بالمستوى والمسارين المستقيمين بالقرب من مسارات كروية عند نقطة معينة ، نظرًا لأن الاختلاف بين نظرية أينشتاين لتعريف الجاذبية بشكل عام ونظرية نيوتن في الفيزياء الأساسية هو أنه لا يتعامل مع الجاذبية كقوة بل بالأحرى انحناء الزمكان الذي يؤدي إلى هذا الاصطدام.
استنادًا إلى قانون نيوتن الثالث ، تكون القوى دائمًا في أزواج
العلاقة بين الجاذبية والعوامل المؤثرة عليها
يمكن استخدام المفهوم …