▷ ما هي الجاذبية؟ (الصيغة والقيمة)

يشرح هذا المقال ما هي الجاذبية. لذا، ستجد تعريف الجاذبية وكيفية حسابها وتاريخ هذه الظاهرة المهمة في الفيزياء.

ما هي الجاذبية؟

الجاذبية ، وتسمى أيضًا تفاعل الجاذبية أو الجاذبية ، هي ظاهرة طبيعية ينجذب بها جسم نحو جسم آخر.

بتعبير أدق، الجاذبية هي التسارع الذي ينجذب به الجسم الموجود في مجال جاذبية جسم آخر.

الجاذبية ليست قوة، بل هي تسارع. وبالتالي فإن وحدة الجاذبية هي م/ث ² ، على الرغم من أنه يمكن التعبير عنها أيضًا بـ ن/كجم.

في الفيزياء، من المهم التمييز بين مفهومي الجاذبية وقوة الجاذبية. الجاذبية هي التسارع الذي ينجذب به جسم نحو جسم آخر، ولكن قوة الجاذبية (أو قوة الجاذبية) هي القوة التي تؤثر على الجسم الموجود في مجال الجاذبية.

صيغة الجاذبية

الجاذبية تساوي ثابت الجذب العام مضروبًا في كتلة الجسم الذي ينشئ مجال الجاذبية مقسومًا على مربع المسافة بين نقطة الدراسة ومركز الجسم.

وبالتالي فإن صيغة حساب الجاذبية هي كما يلي:

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

ذهب:

$g$

هي 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 الذي تنجذب إليه الجاذبية، ويعبر عنها بالأمتار.

لاحظ أن الجاذبية لا تعتمد على كتلة الجسم المنجذب، بل على الكتلة التي تخلق المجال والمسافة بين الجسمين.
بالإضافة إلى ذلك، فإن اتجاه الجاذبية هو الخط الوهمي الذي يمر بين الكتلة التي تخلق مجال الجاذبية والكتلة التي يجذبها هذا المجال.
وأخيرًا، يكون اتجاه ناقل الجاذبية نحو مركز الكتلة مما يخلق المجال.

قيمة الجاذبية

قيمة الجاذبية على الأرض هي 9.80665 م/ث ² . وهذا يعني أن الجسم الذي يسقط سقوطًا حرًا على سطح الأرض سوف يتسارع بمقدار 9.8 م/ث لكل ثانية من السقوط.

ومع ذلك، فإن قيمة الجاذبية تختلف قليلاً اعتمادًا على الارتفاع وخط العرض، من بين عوامل أخرى. ولهذا تعتبر القيمة 9.80665 م/ث ² هي القيمة القياسية للجاذبية على الأرض.

بالإضافة إلى ذلك، تتغير قيمة الجاذبية في الفضاء بين الكواكب، حيث أن كل نجم له كتلة ونصف قطر مختلفين. وبذلك تكون قيم الجاذبية لكواكب المجموعة الشمسية المختلفة كما يلي:

كوكب	الوزن (كجم)	نصف القطر (م)	الجاذبية (م/ث ² )
الزئبق	3.3 10 ²³	2.4 · 10 ⁶	3.70
كوكب الزهرة	4.9 10 ²⁴	6.1 10 ⁶	8.85
الى الارض	6.0 10 ²⁴	6.4 10 ⁶	9.81
يمشي	6.4 10 ²³	3.4 10 ⁶	3.72
كوكب المشتري	1.9 10 ²⁷	7.1 10 ⁷	26:39
زحل	5.7 10 ²⁶	6.0 10 ⁷	11:67 صباحًا
أورانوس	8.7 10 ²⁵	2.6 10 ⁷	11:43 صباحًا
نبتون	1.0 10 ²⁶	1.2 10 ⁶	11.07

قانون الجاذبية

قانون الجاذبية (أو قانون الجذب العام ) هو قانون فيزيائي يسمح لنا بتحديد قوة الجاذبية، أي أن قانون الجاذبية يحدد القوة التي يتجاذب بها جسمان لهما كتلة.

لذا فإن صيغة قانون الجاذبية هي كما يلي:

$F=G\cdot \cfrac{m_1\cdot m_2}{r^2}$

ذهب:

$F$

هي قوة الجاذبية.
$G$

هو ثابت الجاذبية العالمي، وقيمته

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

.
$m_1$

هي كتلة الجسم، معبرًا عنها بالكيلوجرام.
$m_2$

هي كتلة الجسم الآخر، معبرًا عنها بالكيلوجرام.
$r$

هي المسافة بين الجسمين، معبرا عنها بالأمتار.

ومن ناحية أخرى، يمكن تبسيط قانون الجاذبية إذا عوضنا بصيغة الجاذبية في التعبير السابق.

$\left.\begin{array}{l}F=G\cdot \cfrac{M\cdot m}{r^2}\\[3ex]g=\cfrac{G\cdot M}{r^ 2}\end{array} \right\}\ \longrightarrow \ F=m\cdot g$

في الواقع، هذه هي الصيغة المستخدمة لحساب الوزن في الفيزياء .

تاريخ الجاذبية

بالفعل في الحضارات القديمة بدأنا بدراسة ظاهرة الجاذبية. وهكذا، في هذا الوقت، برز أرخميدس اليوناني، والروماني فيتروفيوس، اللذين تمكنا من اكتشاف مفاهيم معينة مرتبطة بالجاذبية، ولكن ليس وظيفتها.

وفي وقت لاحق، بين نهاية القرن السادس عشر وبداية القرن السابع عشر، أثبت العالم غاليليو غاليلي أن تسارع الجاذبية هو نفسه بالنسبة لجميع الأجسام. بمعنى آخر، الجاذبية لا تعتمد على كتلة الجسم الخاضع لتأثير مجال الجاذبية.

وفي عام 1687، استغل عالم الفيزياء الإنجليزي إسحاق نيوتن الاكتشافات التي سبق أن تم التوصل إليها لينشر كتابه بعنوان المبادئ والذي شرح فيه قوة الجاذبية. وبشكل أكثر دقة، استنتج نيوتن أن قوة الجاذبية بين كوكبين يجب أن تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين هذين الكوكبين.

وعلى الرغم من أن نظرية نيوتن كانت قادرة على تفسير معظم مدارات الجاذبية، إلا أنها لا تزال تعاني من بعض العيوب، وبالتالي لم تكن مفيدة في بعض الحالات. وهكذا، في عام 1915، نشر ألبرت أينشتاين نظرية النسبية العامة، التي استكملت قانون نيوتن وحسنته.

انعدام الجاذبية

تشير حالة انعدام الوزن ، أو انعدام الوزن ، إلى الشعور بانعدام الوزن. أي أنه في حالة انعدام الوزن يتم مقاومة قوة الجاذبية وبالتالي يبقى الجسم في حالة راحة.

على سبيل المثال، يعاني رواد الفضاء في الفضاء من حالة انعدام الوزن لأنهم يستطيعون التحرك عبر الفضاء دون أن تسحبهم الأرض.

ومع ذلك، يكون الشخص أيضًا عديم الوزن عند الجلوس على الكرسي، لأن الكرسي يبذل قوة لمواجهة قوة الوزن ويحافظ على توازن الشخص.