جاذبية

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

(تم التحويل من ثقالة)
اذهب إلى: تصفح, البحث
قوة الجاذبية تبقي الكواكب في المجموعة الشمسية ضمن مدار معين

الجاذبية أو الثقالة Gravity هي ميل الكتل والأجسام للتحرك والانجذاب نحو بعضها البعض كما في الجاذبية بين المغناطيس والأجسام الحديدية، ولقد كان إسحاق نيوتن أول من تحدث عن قوى الجاذبية (الثقالة) محاولا وضع نظرية تفسر ميل الأجسام للسقوط نحو الأرض (تفاحة نيوتن) بشكل يتناسق مع قوانينه الثلاثة للحركة .

فالوزن هو القوة التي تحثها الجاذبية محدثة الانجذاب بين الأرض والجسم المعني وهي تساوي جداء تسارع الجاذبية في كتلة الجسم. وكان أول من وضع نظرية للجاذبية هو الفبزبائي المعروف أسحاق نيوتن وبقيت هذه النظرية صامدة حتى تم استبدالها من قبل آينشتاين بنظرية النسبية العامة لكن معادلة نيوتن تبقى صحيحة وأكثر عملية عندما نتحدث عن حقول جاذبية ضعيفة كإرسال المركبات الفضائية والتطبيقات الهندسية الانشائية مثل بناء الجسور المعلقة.

انتشر مصطلح الجاذبية الأرضية مبكرا كون فكرة التجاذب كانت راسخة حسب النظرة النيوتنية، لاحقاً انتشر مصطلحي الجاذبية كتعميم لظاهرة التجاذب بين أي جسمين، و مصطلح ثقالة المشتق من الثقل وهو أكثر دلالة على مفهوم النظرية النسبية للثقالة حيث تعتبر النسبية الثقالة أو الجاذبية مجرد التواء في الزمكان وليس هناك من أي تجاذب بين الأجسام. بشكل عام قد يكون من الأنسب استخدام مصطلح "جاذبية" في إطار الميكانيكا الكلاسيكية في حين يستخدم مصطلح "ثقالة" في إطار النظرية النسبية.

محتويات

[عدل] الجاذبية في الميكانيكا الكلاسيكية

قانون الجذب العام لنيوتن هو قانون إستنباطي كمحاولة لوصف قوى الجاذبية بين الأجسام غير المشحونة, و قد استنبطه نيوتن من خلال مشاهدات فلكية عديدة و بالاستعانة بقوانين كيبلر لحركة الكواكب.

يقول قانون الجاذبية العام لنيوتن : أن كل جسم يجذب جسما آخر في الكون بقوة محمولة على الخط الواصل بين المركزين و شدتها متناسبة طرديًا مع كتلتيهما و عكسيًا مع مربع المسافة بينهما .

صورة توضيحية لقانون نيوتن للجذب العام (الصورة القياسية)
  • الصورة القياسية لقانون الجذب العام لنيوتن
F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}

حيث:

F\ هي القوة الناتجة عن الجاذبية
G\ هو ثابت الجذب العام بين الكتل
m_1\ هي كتلة الجسيم الأول
m_2\ هي كتلة الجسيم الثاني
r\ هو البعد بين الجسيمين
\vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21} = - G {m_1 m_2 \over {\vert \vec{r}_{12} \vert}^2} \, \hat{r}_{12}

حيث:

\vec{F}_{12} هو متجه القوة التي يؤثر بها الجسيم 1 على الجسيم 2
\vec{F}_{21} هو متجه القوة التي يؤثر بها الجسيم 2 على الجسيم 1
G\ هو ثابت الجذب العام بين الكتل
m_1\ و m_2\ هما كتلتا الجسيمين على الترتيب
\vert \vec{r}_{12} \vert \ = \vert \vec{r}_2 - \vec{r}_1 \vert هو البعد بين الجسيمين (أي مقدار المتجه الذي هو مقدار الفرق بين متجهي موضع الجسيمين)
\hat{r}_{12} \ \stackrel{\mathrm{def}}{=}\ \frac{\vec{r}_2 - \vec{r}_1}{\vert\vec{r}_2 - \vec{r}_1\vert} هو وحدة متجه للمتجه من 1 إلى 2

هذا القانون مثل معظم قوانين الميكانيكا الكلاسيكية يطبق على الاجسام النقطية (الجسيمات) أما الأجسام الكبيرة ذات الاشكال المختلفة فنعمد إلى تطبيق حسبان التكامل من أجل الحصول على شدة قوة الجاذبية المطبقة عليها .

[عدل] طبيعة قوى الجاذبية حسب النظريات الفيزيائية

تعتبر قوة الجاذبية في الميكانيكا الكلاسيكية قوة مباشرة بعيدة المدى بمعنى أن هذه القوة تستطيع التأثير عن بعد بدون واسطة و يتم تأثيرها بشكل لحظي فأي تغير في موقع أحد الجسمين يرافقه تحول لحظي في الجاذبية بينه و بين الجسم الآخر ، ولكي يفسر اسحاق نيوتن هذه الخاصية عمد إلى تعريف حقل جاذبية كوني موجود في كل نقطة من الفضاء . هذا الحقل هو حقل إتجاهي يعبر عنه بمتجه في كل نقطة و يمثل قوة الجاذبية التي تتعرض لها وحدة الكتل عندما توضع في هذه النقطة .

تنص نظرية النسبية العامة لآينشتاين على أن وجود أي شكل من أشكال المادة أو الطاقة أو العزم يحدث انحناء في الزمكان ، وبسبب هذا الانحناء فان المسارات التي تسلكها الأجسام في الأطر المرجعية القصورية يمكن أن تنحرف أو تغير اتجاهها ضمن الزمن . و هذا الانحراف يظهر لنا على أنه تسارع نحو الاجسام الكبيرة و عرفه نيوتن بأنه ثقالة أو جاذبية . و بالتالي فان النسبية العامة ترى تسارع الجاذبية أو السقوط الحر بأنه حركة قصورية فعليا ( منتظمة ) في حين أن المراقب هو من يتحرك حركة متسارعة ، و هذا ما يعرف ب مبدأ التكافؤ .

[عدل] تاريخ الثقالة

[عدل] الثورة العلمية

لقد بدأ العمل على نظرية الجاذبية الحديقة في أواخر القرن السادس عشر وبداية القرن السابع عشر حيث قام جاليليو بتجربته الشهيرة التي رمى فيها كرات ذات كُتَل مختلفة من أعلى برج بيزا وبيّن ان سرعة وصول الجسم للارض لا يتعلق بكثلة الجسم. لاحقاً قام أيضا بتجربة دحرجة الكرات على سطح مائل واستنتج ان السبب الذي قد يؤدي إلى وصول الاجسام الأثقل للارض قبل الاجسام الاخف في بعض الأحيان هو احتكاك الهواء في الغلاف الجوي.

[عدل] قانون نيوتون للثقالة

في سنة 1687 نشر عالم الرياضيات الإنجليزي اسحاق نيوتون نظريته الشهيرة ان قوة الثقالة تتعلق بتربيع البعد بين الجسمين. وبكلماته "أستنتجت من هذا أن القوة التي تُبقي الكواكب في مساراتها متعلقة بتربيع البعد بين مركزيهما. من هنا قارنت القوة التي تمسك القمر في مساره بالقوى على سطح الارض ووصلت إلى نتيجة قريبة جدا" [1] قام إسماعيل بوليادوس بنشر نظرية مشابهة تماما 42 سنة قبل اسحاق نيوتون.

[عدل] مصادر

  1. ^ *Chandrasekhar، Subrahmanyan (2003). Newton's Principia for the common reader. Oxford: Oxford University Press.  (pp.1–2). The quotation comes from a memorandum thought to have been written about 1714.
عرض • نقاش • تعديل
مواضيع فلكية
فروع علم الفلك
الكون و الأجسام الفلكية
مفاهيم فيزيائية فلكية
علم الكون و نظرياته
أدوات و قياسات فلكية
مشاريع شقيقة هناك المزيد من الملفات في ويكيميديا كومنز حول: جاذبية
تم الاسترجاع من "http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%A7%D8%B0%D8%A8%D9%8A%D8%A9"