عندما نتحدث عن جاذبية الأرض وتسارعها بسبب الجاذبية، نتذكر قوانين نيوتن، التي حددت تسارع الجاذبية وجاذبية الأرض، واستخدام الجاذبية وتأثيراتها على الأوزان والكتل والقوة.
ويؤثر على العديد من مسائل الفيزياء، وقد تناول العديد من الباحثين والعلماء موضوع الجاذبية لمعرفة المزيد عن خصائصه واستخداماته وفوائده.
جدول المحتويات
ما عجلة الجاذبية؟
التسارع بسبب الجاذبية هو الشيء الذي تسببه قوة الجاذبية الأرضية، مع إهمال مقاومة الهواء، فإن تسارع الأجسام في مجال الجاذبية الأرضية له نفس المعدل وفقًا لبعدها عن مركز الأرض.
إنها أيضًا مقدار التغير في السرعة بالنسبة إلى الوقت، أي في حالة زيادة سرعة الجسم، وتسمى التسارع، تزداد تسارعه، وفي الحالة الأخرى، عندما تنخفض سرعة الجسم أو تصبح أبطأ، ينخفض التسارع.
تقاس وحدة التسارع بالمتر لكل ثانية مربعة، وتتغير سرعة الأجسام بسبب تأثير قوة خارجية، وبعض القوانين التي تحدد تسارع الجاذبية هي كالتالي:
- القانون الأول: تظل جميع الأجسام ثابتة أو تتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة ما لم تتأثر بقوة خارجية.
- القانون الثاني: التغير في السرعة أو التسارع يتناسب طرديًا مع القوة المؤثرة على الجسم.
- في اتجاه القوة المحصلة ويتناسب عكسيا مع كتلة الجسم.
- القانون الثالث: عندما يتلامس جسمان، فإن القوة المؤثرة بين الجسمين، والتي تسمى الفعل ورد الفعل، تكون متساوية في الحجم ومعاكسة في الاتجاه، أي لكل فعل مقدار متساوٍ واتجاه معاكس.
راجع أيضًا: قوانين الفيزياء مع الرموز
ما هي جاذبية الأرض؟
جاذبية الأرض هي سبب بقاء كوكب الأرض.
يتم تعريفه على أنه التسارع الذي تنقله الأرض إلى الأشياء الموجودة على سطحها أو بالقرب منه.
إنها قوة الجاذبية الأرضية للأجسام الموجودة عليها، ويختلف جاذبية الأرض باختلاف عوامل الوزن والكتلة والمسافة من الأرض.
هناك علاقة بين وزن الجسم وكتلة الجسم.
أظهر تسارع الجاذبية وبالتالي يمكن التعبير عن الوزن بدلاً من الكتلة.
يمكن أن يتأثر هذا الوزن من خلال دوران الأرض حول نفسها بسبب تغير معدلات الجاذبية والطرد المركزي.
الجاذبية لها أهمية خاصة لأنها تحتوي على الغلاف الجوي اللازم لبقاء الغازات على الكوكب.
وأهم هذه الأوكسجين للتنفس وكذلك ضروري لإبقاء الشمس دافئة بعد غيابها.
تحمل جاذبية الأرض القمر وتجعله يدور حول الأرض في مدار ثابت.
وجاذبية الأرض لها أهمية كبيرة في المد والجزر بسبب جاذبيتها على القمر.
هو الذي يدعم عمل هذه الظاهرة الطبيعية.
الجاذبية ليست سمة من سمات الأرض، بل هي سمة من سمات الأشياء التي لها كتلة.
وبدون جاذبية الأرض، لم يكن الكون ليُنشأ، لأنه جمع الجسيمات في بداية تكوين الكون.
لعبت دورًا في تكوين النجوم والأجسام الفلكية.
استخدم العجلة للتعبير عن القوة
يتم التعبير عن القوة على أنها قيمة التسارع الذي يختبره الجسم كنسبة مئوية من تسارع الجاذبية، مثل ب- في تطبيق السقوط الحر.
يتعلق هذا بالكتلة، مثل تسلق صاروخ، أو الوقوف على منحدر، أو السير في منعطف دائري حيث تختلف القوة باختلاف الكتلة.
على سبيل المثال، عندما تكون السيارة متوقفة على طريق منحدر، فإن القوة التي تتعرض لها السيارة بالنسبة إلى المنحدر أو المنحنى لا تعني القوة المطلقة.
هذا ما تتعرض له السيارة بغض النظر عن كتلتها، فأي سيارة تقف على هذا المنحنى لها القوة الفعلية التي تساوي التسارع مضروبًا في كتلة الجسم.
يعتمد تحمل الفرد للتعرض للقوة على حجم القوة ومدة التعرض واتجاه القوة وموقع التأثير.
ويظهر موقف الجسم وتأثير هذه القوة على طياري الطائرات المقاتلة.
انظر أيضًا: بحث حول أهمية الجاذبية للبشر
نيوتن والجاذبية
قدم العالم إسحاق نيوتن مساهمات عديدة في دراسة الفيزياء.
من أهم مساهماته ما يسمى بقانون الجاذبية الكونية، والذي تم تطويره لدراسة جاذبية الأرض.
قانون الجاذبية هو (القوة = الكتلة × التسارع).
أي إذا كانت الحركة متعامدة على سطح الأرض، فإن التسارع يكون ثابتًا.
في هذه الحالة، القوة تساوي وزن الجسم.
التسارع ليس ثابتًا في كل مكان، ولكنه يختلف حسب الموقع، على سبيل المثال ب. الارتفاع.
لذلك، عند مقارنة كتلتين مختلفتين، يجب مقارنتهما في نفس المستوى الرأسي.
أي نفس الارتفاع فوق سطح الأرض.
كما قيل، فإن قانون الجاذبية الكونية هو أحد مساهمات هذا العالم.
مما ينص على أن كل جسمين في الكون لهما قوة جاذبية بينهما.
إنه يتناسب طرديًا مع ناتج كتلها ويتناسب عكسًا مع مربع المسافة بينهما.
غالبًا ما يشار إلى هذا القانون بقانون التربيع العكسي لنيوتن.
نظرًا لأن القوة التي يحتويها تتناسب عكسًا مع مربع المسافة بين الجسمين، يمكن أيضًا كتابة هذا القانون رياضيًا.
التأثيرات المفيدة للجاذبية
تتمتع قوة الجاذبية بالعديد من المزايا والتأثيرات الإيجابية، حيث تلعب القوة دورًا مهمًا وكبيرًا في حياة الإنسان.
الجاذبية من أساسيات الحياة، ونناقش أهم هذه الفوائد والآثار الإيجابية للجاذبية:
- تحمل جاذبية الأرض الأجسام في مكانها.
- يحافظ على بقاء البشر والمخلوقات الأخرى على سطح الكوكب.
- تسمح جاذبية الأرض للكوكب بالحفاظ على الغلاف الجوي.
- هذا لا يقل أهمية عن جاذبية الأرض.
- حيث يحافظ على وجود الغازات على سطح الأرض ويحافظ على درجة حرارة الغلاف الجوي.
- يحافظ على وظائف العضلات والعظام.
- جعل المطر يسقط على الأرض.
- تعزز الجاذبية نضج النبات وإنتاج الكالسيوم.
- تساعد جاذبية الأرض في التحكم في تدفق السوائل.
الآثار السلبية للجاذبية
على الرغم من العديد من الآثار الإيجابية للجاذبية.
ومع ذلك، هناك العديد من السلبيات التي ليست سلبيات حقيقية بل رغبات وهي معروضة أدناه:
- ساعد في إبقاء الناس على هذا الكوكب.
- لذلك سيكون من الصعب عليه السفر في الفضاء إلا بالمركبات والأدوات وبتكلفة عالية.
- يسمح للإنسان بالسقوط على الأرض وإصابة نفسه.
- إنها تمكن من جذب الأجسام الكونية والأجرام السماوية المكسورة إلى الغلاف الجوي للأرض.
- يجعل صناعة سيارات الطيران صعبة.
- يصيب الهيكل العظمي مع تقدم العمر.
عوامل الجاذبية الأرضية
يمكن استخدام تعريف الجاذبية لمعرفة بعض العوامل التي تعتمد عليها والتي يمكن أن تؤثر عليها.
تعد كتلة الجسم والمسافة بين مراكز الأجسام وشكلها من بين العوامل الرئيسية التي تؤثر على جاذبية الأرض وحجمها.
وحيث توجد علاقة بين الارتفاع والجاذبية فهذه علاقة مباشرة.
نظرًا لأنه كلما ارتفع الارتفاع، انخفض الجاذبية الأرضية، وبالتالي فإن وزن الجسم يتناقص كلما ارتفع عن سطح الأرض.
هناك علاقة بين الجاذبية والمسافة، حيث تتناسب قيمة قوة الجاذبية عكسًا مع مربع المسافة بين الجسمين المنجذبين.
هناك علاقة مباشرة بين الجاذبية والكتلة لأن كتلة الأجسام تتناسب طرديًا مع قيمة الجاذبية.
أنظر أيضا: قطر الكرة الأرضية عند القطبين
تعرفنا على تسارع الجاذبية ومفهومه وما هي الجاذبية والعوامل التي تؤثر عليه مثل المسافة والكتلة والوزن.
وأهمية إسحاق نيوتن في الجاذبية وتطور قانون الجاذبية وقانون الجاذبية الكونية وأهمية هذه العوامل في الجاذبية.