▷ ما هو مجال الجاذبية (أو مجال الجاذبية)؟

تشرح هذه المقالة ما هو مجال الجاذبية، والذي يسمى أيضًا مجال الجاذبية. وهكذا تجد تعريف مجال الجاذبية وصيغته ومثال لحسابه.

ما هو مجال الجاذبية (أو مجال الجاذبية)؟

مجال الجاذبية ، أو مجال الجاذبية ، هو مجال القوة الذي يمثل الجاذبية. وبعبارة أخرى، فإن مجال الجاذبية هو مدى الفضاء الذي يجذب فيه جسم ذو كتلة جسمًا آخر.

ولذلك، فإن مجال الجاذبية للكتلة هو المنطقة من الفضاء التي تجذب فيها تلك الكتلة كل كتلة أخرى بقوة الجاذبية.

منطقيا، كلما زادت كتلة الجسم، زاد مجال جاذبيته. ولهذا السبب فإن الأجسام التي تحتوي على الكثير من المادة، مثل الكواكب، تمارس قوى جاذبية كبيرة. في المقابل، فإن الأجسام منخفضة الكتلة، مثل قلم الرصاص، ليس لها أي قوة جاذبية تقريبًا (يتم إهمالها). أدناه سنرى كيف يتم حساب شدة مجال الجاذبية.

لاحظ أن مجال الجاذبية يعتبر حقلاً متجهًا في الفيزياء النيوتونية أو الكلاسيكية، بينما في الفيزياء النسبية هو حقل موتر. لذا، لحل المشاكل الأساسية المتعلقة بمجال الجاذبية، يجب التعامل معه على أنه حقل متجه.

صيغة مجال الجاذبية

شدة مجال الجاذبية (أو مجال الجاذبية) لجسم ما تساوي ثابت الجاذبية العالمي مضروبًا في كتلة الجسم مقسومة على مربع المسافة بين النقطة المعنية ومركز الجسم.

وبالتالي فإن صيغة حساب شدة مجال الجاذبية هي كما يلي:

$g=\cfrac{G\cdot M}{r^2}$

ذهب:

$g$

هو مجال الجاذبية.
$G$

هو ثابت الجاذبية العالمي، وقيمته

$6,674\cdot 10^{-11} \ N\cdot m^2/kg^2$

.
$M$

هي كتلة الجسم التي تخلق مجال الجاذبية، معبرًا عنها بالكيلوجرام.
$r$

هي المسافة بين الجسم الذي يخلق مجال الجاذبية والجسم المنجذب، ويعبر عنها بالأمتار.

ولذلك فإن رمز مجال الجاذبية هو حرف g صغير ووحداته هي m/s ² لأنه تسارع. بتعبير أدق، هو التسارع الذي يجذب به الجسم الذي يمارس مجال الجاذبية جسمًا آخر.

لاحظ أن مجال الجاذبية لا يعتمد على كتلة الجسم المنجذب، بل على الكتلة التي تخلق المجال والمسافة بين الجسمين.
بالإضافة إلى ذلك، فإن اتجاه مجال الجاذبية هو الخط الوهمي الذي يمر بين الكتلة التي تخلق المجال والكتلة التي يجذبها المجال.
وأخيرًا، عند اعتبار مجال الجاذبية مجالًا متجهًا، يكون اتجاه المتجه نحو مركز الكتلة الذي يخلق المجال.

مجال الجاذبية الأرضية

الآن بعد أن عرفنا معنى مجال الجاذبية، سوف نقوم بحساب قوة مجال الجاذبية الأرضية حتى تتمكن من رؤية كيف يتم ذلك.

للقيام بذلك، يجب علينا تطبيق صيغة مجال الجاذبية:

$g=G\cdot \cfrac{M}{R^2}$

قيم ثابت الجاذبية العالمية وكتلة الأرض ونصف القطر من مركز الكوكب إلى سطحه هي:

غ = 6.674 · 10 ^-11 نيوتن·م ² /كجم ²
م = 5.972 10 ²⁴ كجم
ص = 6371000 م

لذلك، نستبدل البيانات في الصيغة ونحسب قيمة مجال الجاذبية على سطح الأرض:

[لاتكس] g=6.674\cdot 10^{-11}\cdot \cfrac{5.972\cdot 10^{24}}{6371000^2}=9.81 \\cfrac{m}{s^2}[/ latex]

وباختصار فإن قيمة مجال الجاذبية على سطح الأرض هي 9.81 م/ث ² .

مجال الجاذبية والمجال الكهربائي

وأخيرا، سوف نرى ما هو الفرق بين مجال الجاذبية والمجال الكهربائي، حيث أنهما نوعان من الحقول المتجهة التي تعمل عادة في الفيزياء.

الفرق الرئيسي بين مجال الجاذبية والمجال الكهربائي هو أن مجال الجاذبية موجود دائمًا لجميع الأجسام، في حين أن المجال الكهربائي موجود فقط عندما تكون الأجسام مشحونة كهربائيًا.

وبالتالي، فإن أي جسم له كتلة يمارس دائمًا قوة جاذبية، على الرغم من أنه من المنطقي أنه إذا كانت كتلته صغيرة جدًا، فإن قوة الجاذبية التي يمارسها ستكون صغيرة أيضًا. في حين أن الجسم سوف يبذل قوة كهربائية فقط عندما يكون مشحونا بالكهرباء.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يكون المجال الكهربائي جذابًا أو تنافرًا، نظرًا لأن جسمين مشحونين كهربائيًا يمكن أن يجذبا بعضهما البعض (إذا كانا مشحونين بإشارة مختلفة) أو يتنافران (إذا كانا مشحونين بنفس الإشارة). ومع ذلك، فإن مجال الجاذبية لا يزال مجال جذب، لأن قوة الجاذبية تجذب جسمًا نحو جسم آخر.