أهمية الجاذبية وقوانين نيوتن

أهمية الجاذبية

• تتحكم في مسارات الأجسام في النظام الشمسي وتطور النجوم والمجرات.
• تسارع الجاذبية على سطح الأرض يبلغ 9.8 م/ث²، بينما على سطح القمر 1.6 م/ث².

قوانين نيوتن للجاذبية

• قانون نيوتن للجاذبية ينص على وجود قوة تجاذب بين أي جسمين تناسب طرديًا مع حاصل ضرب كتلتيهما وعكسيًا مع مربع المسافة بينهما.
• الصيغة الرياضية:
  • قوة الجاذبية = (كتلة الجسم الأول × كتلة الجسم الثاني × ثابت الجذب العام) ÷ (مربع المسافة بين الجسمين).
  • بالرموز: ق = ك1 × ك2 × ث / ف²

نظرية آينشتاين للجاذبية

• آينشتاين طور مفهوم الجاذبية من كونها قوة إلى كونها نتيجة لشكل الزمكان.
• أشار إلى أن الجسم يسقط بعجلة جاذبية مقدارها 9.8 م/ث² بغض النظر عن كتلته.
• قدم مبدأ التكافؤ، حيث يشعر الشخص في مصعد هابط بانعدام الوزن بسبب تسارعه الجاذبي المتساوي مع تسارع المصعد.

مفهوم مجال الجاذبية

• مجال الجاذبية يمثل مقدار قوة الجاذبية لكل وحدة كتلة تؤثر على كتلة أصغر عند نقطة محددة.
• الصيغة الرياضية لمجال الجاذبية:
  • مجال الجاذبية = ثابت الجذب العام × كتلة الجسم ÷ مربع المسافة.
  • بالرموز: ج = ك × ث / ف²

العلاقة بين الجاذبية والعوامل المؤثرة عليها

• الارتفاع:

  • علاقة عكسية مع الجاذبية، حيث تزداد الجاذبية كلما نقص الارتفاع.
  • في قمة إيفرست، تقل الجاذبية بمقدار 0.25% عن سطح الأرض.

• المسافة:

  • قوة الجاذبية تتناقص كلما زادت المسافة بين الأجسام.
  • مثال: إذا كانت كتلا جسمين (80 كغ و100 كغ) على مسافة 6 م، تكون القوة 1483 × 10^11 نيوتن، وإذا قلّت المسافة إلى 3 م تصبح القوة 53392.6 × 10^11 نيوتن.

• الكتلة:

  • كلما زادت كتلة الأجسام، زادت قوة الجاذبية التي تمارسها.
  • مثال: إذا كانت كتلة الجسمين 40 كغ و30 كغ على مسافة 2 م، تكون القوة 2 × 10^8 نيوتن، وإذا زادت الكتلة إلى 80 و60 كغ، تزداد القوة إلى 8 × 10^8 نيوتن.