بالحديث عن جاذبية الأرض وتسارع الجاذبية، نذكر قوانين نيوتن التي حددت تسارع الجاذبية وجاذبية الأرض، وكذلك استخدام الجاذبية وتأثيراتها على الأوزان والكتل والقوى.
وتتدخل في كثير من الأمور المتعلقة بالفيزياء وقد بدأ العديد من الباحثين والعلماء موضوع الجاذبية للتعرف على خصائصها واستخداماتها وفوائدها.
ما عجلة الجاذبية؟
تسارع الجاذبية هو ما تسببه قوة الجاذبية الأرضية، بينما يتم تجاهل مقاومة الهواء، فإن تسارع الأجسام في مجال الجاذبية الأرضية له نفس السرعة وفقًا لبعدها عن مركز الأرض.
إنه أيضًا مقدار التغير في السرعة بالنسبة إلى الوقت، أي عندما تزداد سرعة الجسم، وهو ما يسمى التسارع، يزداد تسارعه، وفي الحالة الأخرى، عندما تزداد السرعة ؛ يتباطأ الجسم أو يبطئ، تتناقص التسارع.
تقاس وحدة التسارع بالأمتار لكل ثانية مربعة، وتتغير سرعة الأجسام نتيجة لقوة خارجية، وبعض القوانين التي تحدد تسارع الجاذبية هي:
- القانون الأول. تظل جميع الأجسام في حالة راحة أو تتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة ما لم يتم التصرف بموجبها بواسطة قوة خارجية.
- القانون الثاني. التغير في السرعة أو التسارع يتناسب طرديًا مع القوة المؤثرة على الجسم.
- في اتجاه القوة المستقبلة ويتناسب عكسيا مع كتلة الجسم.
- القانون الثالث. عندما يكون جسمان على اتصال، فإن القوة المؤثرة بين الجسمين، والتي تسمى الفعل ورد الفعل، تكون متساوية في الحجم ومعاكسة في الاتجاه، أي لكل فعل رد فعل متساوٍ ومعاكس. الاتجاه.
راجع أيضًا: قوانين الفيزياء مع الرموز
ما هي جاذبية الأرض؟
جاذبية الأرض هي سبب وجود كوكب الأرض.
يتم تعريفه على أنه التسارع الذي تمنحه الأرض للأشياء الموجودة على سطحها أو بالقرب منه.
إنها قوة جاذبية الأرض على الأجسام الموجودة فوقها، وتختلف قوة جاذبية الأرض اعتمادًا على عوامل الوزن والكتلة والمسافة من الأرض.
هناك علاقة بين وزن الجسم وكتلة الجسم.
أظهر هذا التسارع بسبب الجاذبية وبالتالي يمكن التعبير عن الوزن بدلاً من الكتلة.
يمكن أن يتأثر هذا الوزن من خلال دوران الأرض حول نفسها بسبب التغيرات في الجاذبية وسرعة الطرد المركزي.
الجاذبية مهمة بشكل خاص لأنها تحافظ على الغلاف الجوي اللازم لبقاء الغازات على الكوكب.
وأهم هذه الأوكسجين للتنفس، كما أنه ضروري للتدفئة بعد غياب الشمس.
جاذبية الأرض هي ما يحمل القمر ويجعله يدور حول الأرض في مدار ثابت.
وتلعب جاذبية الأرض دورًا كبيرًا في المد والجزر لأنها تسحب القمر.
هو الذي يساعد في عمل هذه الظاهرة الطبيعية.
الجاذبية ليست خاصية للأرض، ولكنها بالأحرى خاصية للأشياء ذات الكتلة.
ولولا جاذبية الأرض، لما تشكل الكون، لأن هذا هو ما جمع الجسيمات معًا في بداية الكون.
لعبت دورًا في تكوين النجوم والأجسام الفلكية.
استخدام العجلة كبديل للقوة
يتم التعبير عن القوة من حيث قيمة التسارع، وهو ما يختبره الجسم كنسبة مئوية من التسارع بسبب الجاذبية، مثل استخدام السقوط الحر.
وهي مرتبطة بالكتلة، مثل الصعود في صاروخ، أو الوقوف على مستوى مائل، أو السير في منحنى دائري، حيث تختلف القوة باختلاف الكتلة.
على سبيل المثال، عندما تكون السيارة متوقفة على منحدر، فإن مقدار القوة التي تتعرض لها السيارة بالنسبة إلى المنحدر أو المنحنى لا يعني القوة المطلقة.
هذا ما تتعرض له السيارة بغض النظر عن كتلتها، فأي سيارة تقف على هذا المنحنى لها مقدار فعلي من القوة يساوي مقدار التسارع مضروبًا في كتلة الجسم.
يعتمد تحمل الشخص للتعرض للقوة على مقدار القوة ومدة القوة واتجاه القوة وموقع القوة.
ويظهر موقف الجسم وتأثير هذه القوة على طياري الطائرات المقاتلة.
انظر أيضًا: بحث عن أهمية الجاذبية للإنسان
نيوتن والجاذبية
قدم العالم إسحاق نيوتن مساهمات عديدة في دراسة الفيزياء.
ومن أهم إسهاماته ما يعرف بقانون الجاذبية الكونية والذي تم تطويره لدراسة جاذبية الأرض.
قانون الجاذبية (القوة = الكتلة × التسارع).
والذي يقول أنه 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 باختلاف الموقع، مثل الارتفاع.
لذلك، عند مقارنة كتلتين مختلفتين، يجب مقارنتهما في نفس المستوى الرأسي.
هذا هو نفس الارتفاع من سطح الأرض.
كما قلنا، قانون الجاذبية الكونية هو أحد مساهمات هذا العالم.
والذي ينص على أن كل جسمين في الكون لهما قوة جاذبة بينهما.
إنه يتناسب طرديًا مع ناتج كتلها، ويتناسب عكسًا مع مربع المسافة بينهما.
يُطلق على هذا القانون غالبًا قانون التربيع العكسي لنيوتن.
نظرًا لأن قوتها تتناسب عكسًا مع مربع المسافة بين جسمين، يمكن أيضًا كتابة هذا القانون رياضيًا.
الآثار الإيجابية للجاذبية
تتمتع جاذبية الأرض بالعديد من المزايا والآثار الإيجابية لأن القوة تلعب دورًا مهمًا وكبيرًا في حياة الإنسان.
تعد جاذبية الأرض من أساسيات الحياة، ونستعرض أهم هذه المزايا والآثار الإيجابية لجاذبية الأرض:
- تحمل جاذبية الأرض الأجسام في مكانها.
- يحافظ على بقاء البشر والكائنات الحية الأخرى على سطح الكوكب.
- تسمح جاذبية الأرض للكوكب بالحفاظ على غلافه الجوي.
- وهو لا يقل أهمية عن جاذبية الأرض.
- لأنه يحافظ على وجود الغازات على سطح الأرض ويحافظ على درجة حرارة الغلاف الجوي.
- يحافظ على وظائف العضلات والعظام.
- دع المطر يسقط على الأرض.
- تعزز الجاذبية نضج النبات وإنتاج الكالسيوم.
- تساعد جاذبية الأرض في التحكم في تدفق السوائل.
الآثار السلبية لجاذبية الأرض
على الرغم من العديد من الآثار الإيجابية للجاذبية.
ومع ذلك، هناك العديد من السلبيات التي ليست سلبيات حقيقية، بل رغبات، ويتم تقديمها على النحو التالي.
- المساهمة في الحفاظ على الناس على هذا الكوكب.
- وبالتالي، سيكون من الصعب عليه السفر عبر الفضاء، باستثناء المركبات والأدوات والتكاليف الباهظة.
- تمكن الإنسان من السقوط على الأرض وإيذاء نفسه.
- يسمح بسحب الأجرام الفضائية المتصدعة والأجرام السماوية إلى الغلاف الجوي للأرض.
- هذا يجعل الأمر صعبًا على صناعة الطائرات.
- يصيب الهيكل العظمي مع تقدم العمر.
عوامل الجاذبية
يمكن استخدام تعريف الجاذبية للتعرف على بعض العوامل التي تعتمد عليها ويمكن أن تؤثر عليها.
تعد كتلة الجسم والمسافة بين مراكز الأجسام وشكلها من العوامل الرئيسية التي تؤثر على جاذبية الأرض وحجمها.
وحيث توجد علاقة بين الارتفاع والجاذبية فهذه علاقة مباشرة.
لأنه كلما زاد الارتفاع، قلت جاذبية الأرض، وبالتالي فإن وزن الجسم ينخفض كلما ارتفع فوق سطح الأرض.
هناك علاقة بين الجاذبية والمسافة، حيث تتناسب قيمة قوة الجاذبية عكسًا مع مربع المسافة بين الجسمين اللذين يتم سحبهما.
هناك علاقة مباشرة بين الجاذبية والكتلة، حيث أن كتلة الأجسام تتناسب طرديًا مع قيمة الجاذبية.
انظر أيضًا: قطر الأرض عند القطبين
تعلمنا عن تسارع الجاذبية ومفهومها، وما هي الجاذبية والعوامل التي تؤثر عليها مثل المسافة والكتلة والوزن.
وأهمية إسحاق نيوتن في تطوير الجاذبية وقانون الجاذبية وقانون الجاذبية الكونية وأهمية هذه العوامل في الجاذبية.