كل ما تحتاج معرفته عن الجاذبية أهميتها – تاريخها – قوانينها

عمود قانون الجاذبية العامة هو القانون الرابع والأخير لقانون نيوتن

الجاذبية ، والمعروفة أيضًا باسم الجاذبية العامة ، هي ظاهرة طبيعية ، فجميع الأجسام ذات الكتلة أو الطاقة – بما في ذلك الكواكب والنجوم والمجرات وحتى الضوء – تتحرك وتميل بعضها البعض من خلال هذه الظاهرة الطبيعية. على الأرض ، تعطي الجاذبية وزنًا للأشياء ، بينما تسبب جاذبية القمر مد المحيطات. تؤدي جاذبية المادة الغازية البدائية في الكون إلى اندماج نووي وتشكيل النجوم – تتجمع النجوم في مجرات – لذا فإن الجاذبية هي سبب العديد من الهياكل الكبيرة في الكون. ومع ذلك ، فإن تأثير الجاذبية على الأشياء البعيدة يضعف ويضعف.

الجاذبية تحافظ على الكواكب في النظام الشمسي في مدار معين.

على سبيل المثال ، الوزن هو القوة التي تمارسها الجاذبية ، والتي تسبب التجاذب بين الأرض والجسم ، وهو يساوي حاصل ضرب تسارع الجاذبية وكتلة الجسم. أول من اقترح نظرية الجاذبية كان الفيزيائي الشهير إسحاق نيوتن. ظلت هذه النظرية ثابتة حتى تم استبدالها بنظرية النسبية العامة لأينشتاين. ولكن عندما نتحدث عن مجالات الجاذبية الضعيفة ، فإن معادلات نيوتن لا تزال صحيحة وأكثر دقة. تطبيقات عملية مثل إطلاق المركبات الفضائية وتطبيقات الهندسة الإنشائية ، مثل بناء الجسور المعلقة.

انتشر مصطلح الجاذبية في وقت مبكر جدًا ، لأنه وفقًا لوجهة نظر نيوتن ، كان مفهوم الجاذبية راسخًا. لاحقًا ، انتشرت كلمة الجاذبية كتعميم لظاهرة التجاذب بين أي جسمين ، وكلمة الجاذبية مشتقة من الجاذبية ، ويمكن أن تشرح بشكل أفضل مفهوم النسبية الجاذبية ، حيث تعتقد نظرية النسبية أن الجاذبية أو الجاذبية هي فقط تشويه للزمان والمكان. ، لا يوجد تجاذب بين الأشياء.  بشكل عام ، قد يكون من الأنسب استخدام مصطلح “الجاذبية” في إطار الميكانيكا الكلاسيكية ، ومصطلح “الجاذبية” في إطار النسبية العامة.

 

الجاذبية في الميكانيكا الكلاسيكية

قانون الجذب العام لنيوتن هو قانون استنتاجي ، يحاول وصف قوة الجاذبية بين الأجسام غير المشحونة ، وقد صممه نيوتن من خلال ملاحظات فلكية لا حصر لها وباستخدام قانون كبلر لحركة الكواكب. كما ذكر البيروني والخزيني هذا المفهوم منذ ما يقرب من سبعة قرون.

ينص قانون الجذب العام لنيوتن على أن: التجاذب بين جسمين ماديين يتناسب طرديًا مع ناتج كتلتهما ، ويتناسب عكسًا مع مربع المسافة بين مركزيهما.

رسم توضيحي لقانون الجاذبية الكونية لنيوتن (الصورة القياسية)

الشكل القياسي لقانون الجاذبية لنيوتن _

{\ displaystyle F = G {\ frac {m_ {1} m_ {2}} {r ^ {2}}

حيث:

 

F  هي القوة الناتجة عن الجاذبية

{G } هو ثابت الجاذبية بين الكتل

M1 هي كتلة الكائن الأول

M2 هي كتلة الجسم الثاني

R هي المسافة بين مركزي كائنين

 

مجال الجاذبية

مجال الجاذبية هو حقل متجه يصف قوة الجاذبية لكل وحدة كتلة والتي سيتم تطبيقها على أي جسم في نقطة معينة في الفضاء. إنه في الواقع يساوي عجلة الجاذبية عند تلك النقطة. إنه تعميم لنموذج المتجه. إذا كان هناك أكثر من جسمين متورطين (مثل صاروخ بين الأرض والقمر) ، يصبح مفيدًا بشكل خاص لكائنين (الكائن الأول هو الأرض والشيء الثاني هو صاروخ ) ، سنستخدم r بدلاً من r12 و m بدلاً من m2 ، بحيث يمكن تحديد مجال الجاذبية (g ®) على النحو التالي:

 

{\ displaystyle g ® = – G {\ frac {m_ {1}} {{\ vert \ r \ vert} ^ {2}}} {\ hat {r}}} {\ displaystyle g ® = ) -G {\ frac {m_ {1}} {{\ vert \ r \ vert} ^ {2}}} {\ hat {r}}}

لذلك يمكن كتابتها على النحو التالي:

 

{displaystyle F ® = mg ®} {displaystyle F ® = mg ®}

 

حسب النظرية الفيزيائية لطبيعة الجاذبية

في الميكانيكا الكلاسيكية ، تعتبر الجاذبية قوة مباشرة بعيدة المدى ، مما يعني أن هذه القوة يمكن أن تتأثر من مسافة دون وسيط ، وتأثيرها فوري. قوة الجاذبية للكون موجودة في كل نقطة في الفضاء. هذا المجال هو مجال اتجاهي ، يتم تمثيله بمتجه كل نقطة ، ويمثل الجاذبية التي تتحملها وحدة الكتلة عند وضعها عند تلك النقطة.

أشارت نظرية النسبية العامة لأينشتاين إلى أن وجود أي شكل من أشكال المادة أو الطاقة أو اللحظة سيؤدي إلى انحناء الزمكان ، وبسبب هذا الانحناء ، فإن المسار الذي يسلكه كائن في الإطار المرجعي بالقصور الذاتي سينحرف أو يغير اتجاهه. الوقت. في رأينا ، هذا الانحراف هو التسارع نحو جسم كبير ، والذي عرَّفه نيوتن بالجاذبية أو الجاذبية. لذلك ، فإن النظرية العامة للنسبية تعتبر تسارع الجاذبية أو السقوط الحر حركة فعلية (منتظمة) بالقصور الذاتي ، والمراقب هو شخص متسارع ، وهو ما يسمى مبدأ التكافؤ.

تاريخ نظرية الجاذبية

 

ثورة علمية

تشير كتب التاريخ إلى أن العرب كانوا يعرفون بالفعل عن الجاذبية وآثارها ، ولكن في أواخر القرن السادس عشر وأوائل القرن السابع عشر ، أجرى جاليليو تجربة شهيرة ألقى فيها كرات من كتل مختلفة من الأرض. يظهر الجزء العلوي من برج بيزا أيضًا أن سرعة الوصول إلى الأرض لا علاقة لها بكتلتها. لاحقًا ، حاول أيضًا دحرجة الكرة على سطح مائل ، واستنتج منها أنه في بعض الحالات ، يكون السبب الذي قد يتسبب في وصول أجسام أثقل إلى الأرض قبل الأجسام الأخف وزنًا هو الاحتكاك بين الهواء في الغلاف الجوي والجسم.

دور العرب

منذ القرن التاسع الميلادي ، عرف العلماء العرب قوة الجاذبية الناتجة عن انجذاب الأرض للأشياء ، والتي أطلقوا عليها اسم “قوة الطبيعة” في ذلك الوقت.

يعتبر الحمداني من أوائل العلماء التجريبيين الذين ذكروا الجاذبية صراحة ، كما ورد في كتاب “جوهرة قديمة”: “لذلك لا يهم من تحتها (أي في قاع الأرض) ، جسده كلهم مستقرون ، شكل الجسم مثل أعلاه ، وسقوطه ورجلاه مثل السقوط عليه ، ورجلاه قويتان مثل المغناطيس ، وقوته الحديدية تجتذب في كل الاتجاهات …  وبالمثل ، فإن العلماء والفلاسفة العرب يدركون أن هذه القوة تزداد مع زيادة حجم الجسم ، كما قال ابن سينا في القرن الرابع / العاشر الميلادي (الإشارات والنبهات).

 

“إذا كانت القوة في الجسم العام مماثلة للقوة في الجسم الصغير ، حتى لو انفصلت عن الجسم العام مثل الجسم الصغير ، فإن القوتين متشابهتين بالمعنى المطلق ، فإن القوة العامة تكون أقوى ، لأن هناك قوة مماثلة “. – كتاب الإشارات والتحذيرات

وكذا زيادة موهبة العلماء العرب والمسلمين كاملة في جاذبية الأرض ، فهذا واضح في مؤلفاتهم ، ومنها ما قاله أبو الريحان البيروني في كتابه (القانون المسعودي). حيث قال:

“الناس على الأرض مستقيمون مثل قطر الكرة ، وقد انخفض وزنهم إلى القاع.”

وقال وفيه ما جاء في كتاب الخزيني:

“ينجذب الجسم الساقط إلى مركز الأرض ، ويعزى الاختلاف في الجذب إلى المسافة بين الجسم الساقط والمركز.” – كتاب توازن الحكمة

كما أنه قال:

“الشيء الثقيل هو الشيء الذي يتحرك إلى مركز العالم إلى الأبد بقوته الداخلية. أعني الوزن هو الشيء الذي لديه القدرة على التحرك إلى المركز.” – كتاب توازن الحكمة

في كتابه نزهة المشتاق في اختراق الآفاق ، يقارن الإدريسي جاذبية الأرض بجاذبية المغناطيس بالحديد:

“تجذب الأرض الوزن في جسمها ، تمامًا مثل المغناطيس الذي يجذب الحديد.”

 

قانون نيوتن للجاذبية

في عام 1687 ، نشر الفيزيائي والرياضي البريطاني إسحاق نيوتن نظرية شهيرة مفادها أن الأجسام تتجاذب بعضها البعض وفقًا لكتلتها ، وتعتمد الجاذبية على مربع المسافة بين جسمين جاذبين. في كلماته: “من هذا استنتجت أن القوة التي تبقي الكواكب في مدارها مرتبطة بمربع المسافة بين مراكزها. ومن هنا أقارن القوة التي تبقي القمر متحركًا مع القوة على الأرض.” على سطح الأرض وحصلت على نتائج قريبة جدًا. ”

 

النسبية

النسبية في أوائل القرن العشرين ، نُشر في ورقتين بحثيتين ، الأولى في عام 1905 والثانية في عام 1915 ، تمت مراجعة مفهوم الجاذبية من قبل الفيزيائي الشهير ألبرت أينشتاين. وفقًا لنظرية نيوتن ، الجاذبية قوة ، وتثبت نظرية النسبية أن الجاذبية مجال. وفقًا لنظرية النسبية ، الجاذبية هي انحناء الفضاء الذي تسببه الكتلة. كلما زادت كتلة الجسم ، زاد انحناء الفضاء المحيط به. سيسقط الجسم ذو الكتلة الأصغر في هذا الانحناء الذي شكله الجسم الأول ، وبالتالي يلتقطه بجاذبيته. مع هذا التفسير الجديد المثير للدهشة للجاذبية ، ومن خلال دمج البعد الزمني الرابع مع الأبعاد المكانية الثلاثة ، أصبحت نظرية النسبية واحدة من أكثر نظريات الكم شهرة وأهمية في القرن العشرين.

 

 موجة الجاذبية

موجات الجاذبية من النظام الشمسي أصغر مما يمكننا قياسه ، ولكن يتم ملاحظة موجات الجاذبية بشكل غير مباشر في فقدان الطاقة لنجمين نابضين يدوران حول بعضهما البعض. في انه اكتشف موجاتligo فبراير2016، أعلن مركز الجاذبية الناتجة عن اصطدام ثقب أسود على بعد1.3 مليار سنة ضوئية من الأرض.

 

 

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية