جاذبية
تعَنّْي الجاذبية ميل الكتل والأشياء إلَّى الانجذاب نحو بعضها البعض، لذا فالوزن هُو القوة التي تولدها الجاذبية.
اكتشفها العالم إسحاق نيوتن، وغيّرها العالم أينشتاين فِيْما بعد، واصفا إياها بنظرية النسبية بعد تعديلها.
إسحاق نيوتن
- هُو عالم إنجليزي ولد فِيْ إنجلترا فِيْ نوفمبر 1642 وتوفِيْ فِيْ مارس 1727 فِيْ مدينة الضباب بلندن عَنّْ عمر يناهز 85 عامًا.
- إنه عالم فِيْزياء ورياضيات أيضًا، وهُو أحد أشهر العلماء فِيْ القرن السابع عشر.
- اكتشف تكوين الضوء الأبيض الذي يدمج الألوان فِيْ البصريات.
- كَمْا أنه أول من وضع أسس علم البصريات للفِيْزياء الحديثة.
- تطوير قوانين الحركة الثلاثة فِيْ علم الميكانيكا، علاوة على تطوير مبادئ الفِيْزياء الحديثة، مما أدى إلَّى صياغة قانون الجاذبية.
- فِيْ الرياضيات، اكتشف العالم إسحاق نيوتن علم التفاضل والتكامل، وأحد أشهر كتبه (الأسس الرياضية للفلسفة الرياضية).
- وهِيْ من أهم أعماله الفردية عام 1687 م، وهناك العديد من الكتب التي ألفها سواء منفردة أو مع علماء آخرين.
كَيْفَ اكتشف نيوتن قانون الجاذبية
- بعد مقابلة الجاذبية والعالم إسحاق نيوتن، لنتعلم معًا كَيْفَ اكتشف نيوتن قانون الجاذبية.
- بينما كان الفِيْزيائي إسحاق نيوتن جالسًا تحت أشجار التفاح، سقطت تفاحة فجأة على رأسه مباشرة.
- ثم ظل يفكر فِيْ سبب سقوط التفاحة عموديًا على رأسه ولماذا لم تسقط لأعلى أو لأسفل أو تطير فِيْ الهُواء.
- وظل يفكر فِيْ الأمر لفترة طويلة، ثم طور قانون الجاذبية الذي يقول أن الجاذبية هِيْ المسؤولة عَنّْ سقوط التفاحة.
- فِيْ اتجاه عمودي على سطح الأرض، وليس لأعلى أو لأسفل أو فِيْ الهُواء.
قانون نيوتن للجاذبية
- كَيْفَ اكتشف نيوتن قانون الجاذبية من قوانين الفِيْزياء البسيطة.
- إنه يثبت أن أي جسمين لهما قوة جذب بينهما، وأن هذه القوة تتناسب طرديًا مع كتلتهما.
- فِيْ الوقت نفسه، يتناسب عكسًا مع مربع المسافة التي تفصل بينهما.
- يسمى قانون نيوتن للجاذبية أيضًا بقانون التربيع العكسي، وهذا الاسم يرجع إلَّى القوة التي تنشأ بين جسدين يفصلان بين مركزي الجسمين.
قانون نيوتن الأرضي للجاذبية
- طور إسحاق نيوتن نظرية الكرة الأرضية فِيْ القرن السابع عشر فِيْ أواخر الثمانينيات.
- قال إن الجاذبية هِيْ قوة يمكن التنبؤ بها وأنها تؤثر على كل مادة فِيْ الكون وأن هذه القوة تعمل من خلال المسافة والكتلة.
- تنص النظرية على أن كل جسيم من المادة يجذب جسيمات أخرى بقوة تتناسب عكسًا مع مربع المسافة التي تفصل بينها.
- وفِيْ الوقت نفسه يتناسب طرديًا مع المنتج الشامل.
الصياغة الرياضية للقانون.
قوة الجاذبية = ثابت الجاذبية (كتلة الجسم الأول × كتلة الجسم الثاني) ÷ مربع المسافة بين الجسمين.
تطبيقات لقانون الجاذبية لنيوتن
- كَيْفَ اكتشف نيوتن قانون الجاذبية ينطبق قانون نيوتن للجاذبية على جميع الكائنات على الأرض.
- سواء كانت هذه الأجرام تقع على مسافات بعيدة مثل الأجرام السماوية مثل الأرض والشمس بالإضافة إلَّى القمر.
- ينطبق قانون نيوتن للجاذبية أيضًا على المسافات القصيرة، مثل المسافة بين التفاحة والأرض.
- لكن قانون الجاذبية لا ينطبق على الأشياء التي تبعد 10 أمتار.
إطلاق قمر صناعي حديث
- أحد تطبيقات قانون الجاذبية أو قانون الجاذبية الكونية هُو إطلاق الأقمار الصناعية الحديثة التي تدور حول الأرض فِيْ مسارات دائرية.
- فِيْ الوقت نفسه، يقف حازمًا فِيْ خطواته.
- إن إطلاق الأقمار الصناعية الحديثة دليل قوي على صحة قانون الجاذبية الكونية.
ظاهرة خسوف القمر وخسوف الشمس.
من أشهر التطبيقات التي طبقها العلماء باستخدام قانون نيوتن للجاذبية، وهذا من أقوى الأدلة على صحة نظرية نيوتن فِيْ الجاذبية.
جاذبية
- تنص قوانين نيوتن على أن الجثث ستبقى فِيْ حالة راحة دون أن تتحرك.
- فِيْ الوقت نفسه، ستتحرك الأجسام المتحركة فِيْ اتجاه رأسي وفِيْ خط مستقيم بسبب الجاذبية.
- تتحرك الكواكب بشكل إهليلجي وليس فِيْ خط مستقيم، وبالتالي لا بد من وجود قوة تؤثر على مسار الكواكب، وأوضح نيوتن أن هذه القوة هِيْ جاذبية الأرض.
الجاذبية فِيْ القلب
هناك ثلاث قوى جذابة تعمل على تماسك الذرة، وهذه القوى هِيْ كالتالي
القوة المغناطيسية
- مسؤول عَنّْ جذب الجسيمات المشحونة إيجابياً مع الجسيمات سالبة الشحنة.
- لذلك تنجذب الإلكترونات سالبة الشحنة إلَّى البروتونات موجبة الشحنة، وهذا يؤدي إلَّى دوران الإلكترونات حول النواة فِيْ مدار ثابت.
قوة نووية قوية
- توجد البروتونات الموجبة الشحنة داخل نواة الذرة، ووفقًا للقوة المغناطيسية، يجب أن تتنافر هذه الجسيمات مع بعضها البعض.
- تحمي القوة النووية الشديدة النواة من الانفجار الذي قد يحدث بداخلها بسبب وجود بروتونات سالبة الشحنة فِيْ مركز النواة.
- تعمل القوة النووية القوية، بالإضافة إلَّى القوة المغناطيسية، على تماسك كل جسيمات الذرة فِيْ النواة.
قوة نووية ضعيفة
- القوة النووية الضعيفة تحافظ على كل جسيمات الذرة معًا داخل النواة.
- إنه أضعف نوع من القوة فِيْ النواة الذي يربط جزيئات الذرة معًا ويعمل أيضًا على جذب الجسيمات معًا.
وأوضح الظواهر بقانون الجاذبية
يشرح قانون الجاذبية العديد من الظواهر، وهذه الظواهر هِيْ كالتالي
- ظاهرة الكرة التي تتراجع بعد رميها بالخارج.
- وكذلك ظاهرة سقوط التفاحة بدلاً من الطيران فِيْ الهُواء أو النهُوض.
- ظاهرة الإنسان يمشي على الأرض دون أن يطير فِيْ الهُواء.
- تسرع السيارة على جبل دون أن تصطدم بالفرامل أو تشغل السيارة.
- أسقط قلمًا أو شيئًا ما على الأرض.
- ظاهرة شرب الماء ووجوده فِيْ أسفل الكوب وليس فِيْ الجزء العلوي منه.
- صخرة تتساقط بسرعة من قمة جبل من دون أن يدفعها أحد.
- عودة الورقة إلَّى الأرض مرة أخرى بعد ارتفاعها فِيْ الهُواء.
- ظاهرة عودة بالون الهِيْليوم بعد تحليقه فِيْ السماء.
قوانين نيوتن للحركة
هناك 3 قوانين للحركة وضعها العالم الإنجليزي إسحاق نيوتن، وهذه القوانين هِيْ كَمْا يلي
القانون الأول
- (أن يظل الجسم الساكن ثابتًا، ويظل الجسم المتحرك يتحرك بنفس السرعة وفِيْ نفس الاتجاه، ما لم تؤثر عليه قوة خارجية لتغيير حالته)
- يوضح هذا القانون أن الأشياء لا تتحرك من تلقاء نفسها، ولكن يجب أن تعمل قوة خارجية عليها لجعلها تتحرك.
أمثلة حية للقانون الأول.
- تستمر الكرة فِيْ التحرك فِيْ مكانها ولا تتوقف طالما أنها لا تتأثر بقوة خارجية لإيقافها، وعادة ما تتوقف الكرة على السطح الخشن بسرعة عَنّْ السطح الناعم.
- عَنّْد رمي الحجر على الأرض، فإنه يظل ثابتًا طالما أنه لا يتأثر بقوة خارجية تغير حالة السكون.
القانون الثاني
- (عَنّْدما تؤثر قوة على الجسم، فإن هذه القوة تمنح الجسم تسارعًا، لأن هذا التسارع يتناسب طرديًا مع القوة المؤثرة ويتناسب عكسًا مع كتلة هذا الجسم)
- يوضح هذا القانون أن زيادة سرعة الجسم تتطلب قوة صافِيْة بالإضافة إلَّى كتلة الجسم.
أمثلة حية للقانون الثاني.
- يمشي الشخص النحيف أسرع بكثير من الشخص الذي يعاني من زيادة الوزن.
- تحتاج السيارة الكبيرة إلَّى قدر كبير من القوة للانتقال من مكانها، على عكس السيارة الصغيرة، فهِيْ تحتاج إلَّى القليل من القوة.
القانون الثالث
- (لكل فعل رد فعل مساوٍ ومعاكس).
- هذا القانون هُو أحد أكثر القوانين استخدامًا فِيْ مختلف مجالات الحياة.
- اشرح أن القوى تحدث فِيْ أزواج وليس بشكل فردي، لأن القوة المؤثرة على الجسم لها قوة مساوية لها فِيْ الحجم، وفِيْ نفس الوقت اتجاهها المعاكس.
أمثلة حية للقانون الثالث.
- عَنّْدما يتم سحب الشريط المطاطي، فإنه يستقر للخلف بنفس القوة التي تم سحبه بها، ولكن فِيْ الاتجاه المعاكس.
- الطائر الذي يحلق فِيْ السماء يدفع الهُواء بجناحيه للخلف، ويدفعه الهُواء للخلف بنفس القوة، ولكن فِيْ الاتجاه المعاكس للاتجاه الذي يطير فِيْه.
نوصي أيضًا بما يلي