السير إسحاق نيوتن، الذي ضرب على رأسه بالتفاحة، استنتج قانون الجذب العام، والذي ينص على ما يلي:
أي جسمين ينجذبان إلى بعضهما البعض بقوة تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كتلتي الجسم وعكسيا مع مربع المسافة بينهما:
F = (جم1م2)/ر2 حيث
م1، م2- كتل الجسم
ر- المسافة بين مراكز الأجسام
G = 6.67 10 -11 نيوتن متر 2 /كجم- ثابت
دعونا نحدد تسارع الجاذبية على سطح الأرض:
F g = m الجسم g = (جرام الجسم m الأرض)/R 2
R (نصف قطر الأرض) = 6.38 10 6 م
م الأرض = 5.97 10 24 كجم
m الجسم g = (جرام الجسم m الأرض)/R 2أو g = (جرام الأرض)/R 2
يرجى ملاحظة أن تسارع الجاذبية لا يعتمد على كتلة الجسم!
ز = 6.67 10 -11 5.97 10 24 /(6.38 10 6) = 398.2/40.7 = 9.8 م/ث 2
قلنا سابقًا أن قوة الجاذبية (الجاذبية) تسمى وزن.
على سطح الأرض، يكون لوزن الجسم وكتلته نفس المعنى. ولكن كلما ابتعدت عن الأرض، فإن وزن الجسم سوف يتناقص (نظرًا لأن المسافة بين مركز الأرض والجسم ستزداد)، وستظل الكتلة ثابتة (نظرًا لأن الكتلة هي تعبير عن قصور الجسم الذاتي). جسم). يتم قياس الكتلة في كيلوغرام، الوزن نيوتن.
بفضل قوة الجاذبية، تدور الأجرام السماوية بالنسبة لبعضها البعض: القمر حول الأرض؛ الأرض حول الشمس؛ الشمس حول مركز مجرتنا، الخ. في هذه الحالة، يتم الاحتفاظ بالأجسام بواسطة قوة الطرد المركزي، والتي توفرها قوة الجاذبية.
الأمر نفسه ينطبق على الأجسام الاصطناعية (الأقمار الصناعية) التي تدور حول الأرض. تسمى الدائرة التي يدور حولها القمر الصناعي بالمدار.
في هذه الحالة، تعمل قوة الطرد المركزي على القمر الصناعي:
F c = (m القمر الصناعي V 2)/R
قوة الجاذبية:
F g = (Gm القمر الصناعي m الأرض)/R 2
F c = F g = (m القمر الصناعي V 2)/R = (Gm القمر الصناعي m الأرض)/R 2
V2 = (جرام الأرض)/R؛ V = √(جرام الأرض)/R
باستخدام هذه الصيغة، يمكنك حساب سرعة أي جسم يدور في مدار بنصف قطر رحول الأرض.
القمر الصناعي الطبيعي للأرض هو القمر. دعونا نحدد سرعتها الخطية في المدار:
كتلة الأرض = 5.97 10 24 كجم
رهي المسافة بين مركز الأرض ومركز القمر. لتحديد هذه المسافة، نحتاج إلى إضافة ثلاث كميات: نصف قطر الأرض؛ نصف قطر القمر؛ المسافة من الأرض إلى القمر.
ص القمر = 1738 كم = 1.74 10 6 م
ص الأرض = 6371 كم = 6.37 10 6 م
ر ذل = 384400 كم = 384.4 10 6 م
المسافة الكلية بين مراكز الكواكب: R = 392.5·10 6 م
السرعة الخطية للقمر:
V = √(جرام الأرض)/R = √6.67 10 -11 5.98 10 24 /392.5 10 6 = 1000 م/ث = 3600 كم/ساعة
ويتحرك القمر في مدار دائري حول الأرض بسرعة خطية قدرها 3600 كم/ساعة!
دعونا الآن نحدد فترة ثورة القمر حول الأرض. خلال الفترة المدارية، يقطع القمر مسافة تساوي طول مداره - 2πR. السرعة المدارية للقمر: V = 2πR/T; على الجانب الآخر: V = √(جرام الأرض)/R:
2πR/T = √(جرام أرض)/R وبالتالي T = 2π√R 3 /جرام أرض
تي = 6.28 √(60.7 10 24)/6.67 10 -11 5.98 10 24 = 3.9 10 5 ث
تبلغ الفترة المدارية للقمر حول الأرض 2,449,200 ثانية، أو 40,820 دقيقة، أو 680 ساعة، أو 28.3 يومًا.
1. الدوران العمودي
في السابق، كانت الخدعة الشائعة جدًا في السيرك هي قيام راكب دراجة (دراجة نارية) بالدوران بالكامل داخل دائرة عمودية.
ما هي السرعة الدنيا التي يجب أن يتمتع بها البهلوان لتجنب السقوط عند النقطة العليا؟
ولتجاوز النقطة العليا دون السقوط، يجب أن يتمتع الجسم بسرعة تخلق مثل هذه القوة الطاردة المركزية التي من شأنها أن تعوض قوة الجاذبية.
قوة الطرد المركزي: F ج = بالسيارات 2 / ص
جاذبية: F ز = ملغ
و ج = و ز ; بالسيارات 2 /R = ملغ؛ V = √Rg
مرة أخرى، لاحظ أن وزن الجسم غير مدرج في الحسابات! يرجى ملاحظة أن هذه هي السرعة التي يجب أن يتمتع بها الجسم في الأعلى!
لنفترض أن هناك دائرة نصف قطرها 10 أمتار في ساحة السيرك. لنحسب السرعة الآمنة للخدعة:
V = √Rg = √10·9.8 = 10 م/ث = 36 كم/ساعة
تعريف
تم اكتشاف قانون الجاذبية العالمية بواسطة نيوتن:
جسمان يتجاذبان بما يتناسب طرديا مع حاصل ضربهما وعكسيا مع مربع المسافة بينهما:
وصف قانون الجاذبية الكونية
المعامل هو ثابت الجاذبية. في نظام SI، يكون لثابت الجاذبية المعنى التالي:
هذا الثابت، كما ترون، صغير جدًا، وبالتالي فإن قوى الجاذبية بين الأجسام ذات الكتل الصغيرة تكون أيضًا صغيرة وغير محسوسة عمليًا. ومع ذلك، فإن حركة الأجسام الكونية تتحدد بالكامل عن طريق الجاذبية. إن وجود الجاذبية العالمية، أو بمعنى آخر تفاعل الجاذبية، يفسر ما "تدعمه" الأرض والكواكب، ولماذا تتحرك حول الشمس في مسارات معينة، ولا تطير بعيدًا عنها. يسمح لنا قانون الجاذبية بتحديد العديد من خصائص الأجرام السماوية - كتل الكواكب والنجوم والمجرات وحتى الثقوب السوداء. يتيح هذا القانون حساب مدارات الكواكب بدقة كبيرة وإنشاء نموذج رياضي للكون.
وباستخدام قانون الجاذبية العالمية، يمكن أيضًا حساب السرعات الكونية. على سبيل المثال، السرعة الدنيا التي لن يسقط عليها جسم يتحرك أفقيًا فوق سطح الأرض، بل سيتحرك في مدار دائري هي 7.9 كم/ث (سرعة الهروب الأولى). من أجل مغادرة الأرض، أي. للتغلب على جاذبية الجاذبية، يجب أن تبلغ سرعة الجسم 11.2 كم/ث (سرعة الهروب الثانية).
الجاذبية هي واحدة من الظواهر الطبيعية المدهشة. وفي غياب قوى الجاذبية، سيكون وجود الكون مستحيلاً؛ ولا يمكن للكون أن ينشأ. الجاذبية مسؤولة عن العديد من العمليات في الكون - ولادته، ووجود النظام بدلاً من الفوضى. طبيعة الجاذبية لا تزال غير مفهومة تماما. حتى الآن، لم يتمكن أحد من تطوير آلية ونموذج لائق لتفاعل الجاذبية.
جاذبية
حالة خاصة من مظاهر قوى الجاذبية هي قوة الجاذبية.
يتم توجيه الجاذبية دائمًا عموديًا إلى الأسفل (باتجاه مركز الأرض).
إذا أثرت قوة الجاذبية على جسم، فإن الجسم يفعل ذلك. يعتمد نوع الحركة على اتجاه وحجم السرعة الأولية.
نحن نواجه آثار الجاذبية كل يوم. وبعد فترة يجد نفسه على الأرض. سقط الكتاب من بين اليدين. بعد القفز، لا يطير الشخص إلى الفضاء الخارجي، ولكنه يسقط على الأرض.
بالنظر إلى السقوط الحر لجسم بالقرب من سطح الأرض نتيجة تفاعل جاذبية هذا الجسم مع الأرض، يمكننا أن نكتب:
من أين يأتي تسارع الجاذبية:
إن تسارع الجاذبية لا يعتمد على كتلة الجسم، بل يعتمد على ارتفاع الجسم عن الأرض. تكون الكرة الأرضية مسطحة قليلاً عند القطبين، لذا فإن الأجسام الموجودة بالقرب من القطبين تقع بالقرب من مركز الأرض قليلاً. في هذا الصدد، يعتمد تسارع الجاذبية على خط عرض المنطقة: عند القطب يكون أكبر قليلاً منه عند خط الاستواء وخطوط العرض الأخرى (عند خط الاستواء م/ث، عند خط استواء القطب الشمالي م/ث.
تسمح لك نفس الصيغة بإيجاد تسارع الجاذبية على سطح أي كوكب له كتلة ونصف قطر.
أمثلة على حل المشكلات
المثال 1 (مشكلة حول "وزن" الأرض)
| يمارس | نصف قطر الأرض هو كم، وتسارع الجاذبية على سطح الكوكب هو م/ث. باستخدام هذه البيانات، قم بتقدير كتلة الأرض تقريبًا. |
| حل | تسارع الجاذبية على سطح الأرض: من أين تأتي كتلة الأرض: في النظام C، نصف قطر الأرض باستبدال القيم العددية للكميات الفيزيائية في الصيغة، نقدر كتلة الأرض:
|
| إجابة | كتلة الارض كجم |
م.
مثال 2
| يمارس | يتحرك القمر الصناعي الأرضي في مدار دائري على ارتفاع 1000 كيلومتر من سطح الأرض. ما السرعة التي يتحرك بها القمر الصناعي؟ كم من الوقت سيستغرق القمر الصناعي لإكمال دورة واحدة حول الأرض؟ |
| حل | وفقًا لـ ، فإن القوة المؤثرة على القمر الصناعي من الأرض تساوي حاصل ضرب كتلة القمر الصناعي والتسارع الذي يتحرك به:
تؤثر قوة الجاذبية على القمر الصناعي من جهة الأرض، والتي تساوي وفقًا لقانون الجاذبية العامة: أين و هي كتل القمر الصناعي والأرض على التوالي. وبما أن القمر الصناعي على ارتفاع معين فوق سطح الأرض، فإن المسافة منه إلى مركز الأرض هي: أين هو نصف قطر الأرض. |
قال أوبي وان كينوبي أن القوة هي التي تجمع المجرة معًا. ويمكن قول الشيء نفسه عن الجاذبية. الحقيقة: الجاذبية تسمح لنا بالسير على الأرض، والأرض بالدوران حول الشمس، والشمس بالتحرك حول الثقب الأسود الهائل الموجود في مركز مجرتنا. كيف نفهم الجاذبية؟ تمت مناقشة هذا في مقالتنا.
دعنا نقول على الفور أنك لن تجد هنا إجابة صحيحة فريدة لسؤال "ما هي الجاذبية". لأنه ببساطة غير موجود! الجاذبية هي واحدة من أكثر الظواهر الغامضة التي يحيرها العلماء ولا يزالون غير قادرين على تفسير طبيعتها بشكل كامل.
هناك العديد من الفرضيات والآراء. هناك أكثر من اثنتي عشرة نظرية للجاذبية، البديلة والكلاسيكية. سننظر في الأكثر إثارة للاهتمام وذات الصلة والحديثة.
هل تريد المزيد من المعلومات المفيدة وآخر الأخبار كل يوم؟ انضم إلينا على التليجرام.
الجاذبية هي التفاعل المادي الأساسي
هناك 4 تفاعلات أساسية في الفيزياء. بفضلهم، العالم هو بالضبط ما هو عليه. الجاذبية هي واحدة من هذه التفاعلات.
التفاعلات الأساسية:
- جاذبية؛
- الكهرومغناطيسية.
- تفاعل قوي
- تفاعل ضعيف .
حاليًا، النظرية الحالية التي تصف الجاذبية هي GTR (النسبية العامة). تم اقتراحه من قبل ألبرت أينشتاين في 1915-1916.
ومع ذلك، فإننا نعلم أنه من السابق لأوانه الحديث عن الحقيقة المطلقة. ففي نهاية المطاف، قبل عدة قرون من ظهور النسبية العامة في الفيزياء، هيمنت نظرية نيوتن على وصف الجاذبية، والتي توسعت بشكل كبير.
في إطار النسبية العامة، من المستحيل حاليًا شرح ووصف جميع المسائل المتعلقة بالجاذبية.
قبل نيوتن، كان يُعتقد على نطاق واسع أن الجاذبية على الأرض والجاذبية في السماء شيئان مختلفان. وكان يُعتقد أن الكواكب تتحرك وفقًا لقوانينها المثالية الخاصة، والتي تختلف عن تلك الموجودة على الأرض.
اكتشف نيوتن قانون الجذب العام عام 1667. وبطبيعة الحال، كان هذا القانون موجودا حتى في زمن الديناصورات وقبل ذلك بكثير.
لقد فكر الفلاسفة القدماء في وجود الجاذبية. قام جاليليو بحساب تسارع الجاذبية على الأرض بشكل تجريبي، واكتشف أنه هو نفسه بالنسبة للأجسام مهما كانت كتلتها. درس كيبلر قوانين حركة الأجرام السماوية.
تمكن نيوتن من صياغة وتعميم نتائج ملاحظاته. وهنا ما حصل:
يجذب جسمان بعضهما البعض بقوة تسمى قوة الجاذبية أو الجاذبية.
صيغة قوة الجذب بين الأجسام :
G هو ثابت الجاذبية، m هو كتلة الأجسام، r هي المسافة بين مراكز كتلة الأجسام.
ما هو المعنى الفيزيائي لثابت الجاذبية؟ وهي تساوي القوة التي تؤثر بها الأجسام التي يبلغ وزن كل منها 1 كيلوجرام على بعضها البعض، على مسافة متر واحد من بعضها البعض.
وفقا لنظرية نيوتن، كل جسم يخلق مجال الجاذبية. تم اختبار دقة قانون نيوتن على مسافات أقل من سنتيمتر واحد. وبطبيعة الحال، بالنسبة للكتل الصغيرة، تكون هذه القوى غير ذات أهمية ويمكن إهمالها.
تنطبق صيغة نيوتن على حساب قوة جذب الكواكب للشمس والأجسام الصغيرة. نحن ببساطة لا نلاحظ القوة التي تنجذب بها الكرات الموجودة على طاولة البلياردو، على سبيل المثال. ومع ذلك فإن هذه القوة موجودة ويمكن حسابها.
تعمل قوة الجذب بين أي أجسام في الكون. ويمتد تأثيره إلى أي مسافة.
لا يشرح قانون نيوتن للجاذبية العامة طبيعة قوة الجاذبية، ولكنه يؤسس لقوانين كمية. نظرية نيوتن لا تتعارض مع GTR. وهي كافية لحل المشكلات العملية على مستوى الأرض ولحساب حركة الأجرام السماوية.
الجاذبية في النسبية العامة
على الرغم من أن نظرية نيوتن قابلة للتطبيق تماما في الممارسة العملية، إلا أن لديها عددا من العيوب. قانون الجاذبية الكونية هو وصف رياضي، لكنه لا يوفر نظرة ثاقبة للطبيعة الفيزيائية الأساسية للأشياء.
وفقا لنيوتن، فإن قوة الجاذبية تؤثر على أي مسافة. ويعمل على الفور. وباعتبار أن أسرع سرعة في العالم هي سرعة الضوء، فإن هناك تناقضا. كيف يمكن للجاذبية أن تتصرف بشكل فوري على أي مسافة، في حين أن الضوء لا يستغرق لحظة واحدة، بل عدة ثوان أو حتى سنوات للتغلب عليها؟
في إطار النسبية العامة، لا تعتبر الجاذبية قوة تؤثر على الأجسام، بل هي انحناء للمكان والزمان تحت تأثير الكتلة. وبالتالي، الجاذبية ليست تفاعل القوة.
ما هو تأثير الجاذبية؟ دعونا نحاول وصف ذلك باستخدام القياس.
دعونا نتخيل الفضاء على شكل ورقة مرنة. إذا وضعت كرة تنس خفيفة عليها، فسيظل السطح مستويًا. لكن إذا وضعت وزنًا ثقيلًا بجانب الكرة، فسوف يضغط ثقبًا على السطح، وستبدأ الكرة بالتدحرج نحو الوزن الكبير والثقيل. هذه هي "الجاذبية".
بالمناسبة! لقرائنا هناك الآن خصم 10٪ على
اكتشاف موجات الجاذبية
تنبأ ألبرت أينشتاين بوجود موجات الجاذبية في عام 1916، لكن تم اكتشافها بعد مائة عام فقط، في عام 2015.
ما هي موجات الجاذبية؟ دعونا نرسم تشبيهًا مرة أخرى. إذا رميت حجراً في ماء هادئ، ستظهر دوائر على سطح الماء من مكان سقوطه. موجات الجاذبية هي نفس التموجات والاضطرابات. ليس فقط على الماء، ولكن في عالم الزمكان.
فبدلاً من الماء يوجد الزمكان، وبدلاً من الحجر، على سبيل المثال، يوجد ثقب أسود. أي حركة متسارعة للكتلة تولد موجة جاذبية. إذا كان الجسمان في حالة سقوط حر، فعندما تمر موجة الجاذبية، فإن المسافة بينهما سوف تتغير.
وبما أن الجاذبية قوة ضعيفة للغاية، فقد ارتبط اكتشاف موجات الجاذبية بصعوبات تقنية كبيرة. لقد أتاحت التقنيات الحديثة اكتشاف موجة من موجات الجاذبية فقط من مصادر فائقة الكتلة.
الحدث المناسب للكشف عن موجة الجاذبية هو اندماج الثقوب السوداء. ولسوء الحظ أو لحسن الحظ، نادرا ما يحدث هذا. ومع ذلك، تمكن العلماء من تسجيل موجة تدحرجت حرفيا عبر مساحة الكون.
ولتسجيل موجات الجاذبية، تم بناء كاشف يبلغ قطره 4 كيلومترات. أثناء مرور الموجة، تم تسجيل اهتزازات المرايا الموجودة على المعلقات في الفراغ وتداخل الضوء المنعكس منها.
وأكدت موجات الجاذبية صحة النسبية العامة.
الجاذبية والجسيمات الأولية
في النموذج القياسي، تكون بعض الجسيمات الأولية مسؤولة عن كل تفاعل. يمكننا القول أن الجسيمات حاملة للتفاعلات.
الغرافيتون، وهو جسيم افتراضي عديم الكتلة وله طاقة، هو المسؤول عن الجاذبية. بالمناسبة، في مادتنا المنفصلة، اقرأ المزيد عن بوزون هيغز، الذي تسبب في الكثير من الضوضاء، والجسيمات الأولية الأخرى.
وأخيرا، إليك بعض الحقائق المثيرة للاهتمام حول الجاذبية.
10 حقائق عن الجاذبية
- للتغلب على قوة الجاذبية الأرضية، يجب أن تبلغ سرعة الجسم 7.91 كم/ث. هذه هي سرعة الهروب الأولى. يكفي أن يتحرك الجسم (على سبيل المثال، مسبار فضائي) في مدار حول الكوكب.
- للهروب من مجال الجاذبية الأرضية، يجب أن تبلغ سرعة المركبة الفضائية 11.2 كم/ثانية على الأقل. وهذه هي سرعة الهروب الثانية.
- الأجسام ذات الجاذبية الأقوى هي الثقوب السوداء. جاذبيتها قوية جدًا لدرجة أنها تجذب الضوء (الفوتونات).
- لن تجد قوة الجاذبية في أي معادلة من معادلة ميكانيكا الكم. والحقيقة هي أنه عندما تحاول تضمين الجاذبية في المعادلات، فإنها تفقد أهميتها. وهذه واحدة من أهم مشاكل الفيزياء الحديثة.
- كلمة الجاذبية تأتي من اللاتينية "gravis" والتي تعني "ثقيل".
- كلما كان الجسم أكثر ضخامة، كلما كانت الجاذبية أقوى. إذا كان الشخص الذي يزن 60 كيلوجرامًا على الأرض، يزن نفسه على كوكب المشتري، فسيظهر الميزان 142 كيلوجرامًا.
- يحاول علماء ناسا تطوير شعاع الجاذبية الذي يسمح بتحريك الأجسام دون تلامس، والتغلب على قوة الجاذبية.
- رواد الفضاء في المدار يختبرون الجاذبية أيضًا. بتعبير أدق، الجاذبية الصغرى. يبدو أنهم يسقطون إلى ما لا نهاية مع السفينة التي هم فيها.
- الجاذبية تجذب دائمًا ولا تتنافر أبدًا.
- الثقب الأسود، بحجم كرة التنس، يجذب الأجسام بنفس القوة التي يجذبها كوكبنا.
الآن أنت تعرف تعريف الجاذبية ويمكنك معرفة الصيغة المستخدمة لحساب قوة الجذب. إذا كان جرانيت العلم يضغط عليك على الأرض بقوة أكبر من الجاذبية، فاتصل بخدمة الطلاب لدينا. سنساعدك على الدراسة بسهولة تحت وطأة الأحمال الثقيلة!
تعريف الجاذبية العالمية وصيغتها. ثابت الجاذبية.
ما هي الجاذبية العالمية؟
جميع الأجسام تنجذب لبعضها البعض. وتسمى هذه القوى بقوى الجاذبية العالمية.
الاسم الآخر لقوى الجاذبية العالمية هو قوى الجاذبية.
مثال على ظهور قوى الجاذبية العالمية هو قوة الجاذبية.
سقوط جسم على الأرض تحت تأثير الجاذبية. تنجذب الأرض وهذا الجسم لبعضهما البعض.
تعريف الجاذبية العالمية
تعريف الجاذبية العالمية:
جسمان يتجاذبان بقوة تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كتلتيهما وعكسيا مع مربع المسافة بينهما.
صيغة الجاذبية العالمية
صيغة الجاذبية العالمية:
F = γ(م 1 م 2)/ص 2
أين
م 1 - كتلة الجسم الأول؛
م 2 - كتلة الجسم الثاني؛
r هي المسافة بين الجثث.
ثابت الجاذبية
ويسمى معامل التناسب γ بثابت الجاذبية.
ثابت الجاذبية في SI هو:
γ = 6.7*10 -11 ن*م2 /كجم 2
مهم. الصيغة المذكورة أعلاه لقانون الجاذبية العالمية صالحة فقط عندما تكون المسافة بين الأجسام أكبر بكثير من حجم الأجسام نفسها. وفي حالات أخرى، لا يمكن تطبيق صيغة قانون الجاذبية الشاملة.
وفقا لقوانين نيوتن، لا يمكن لأي جسم أن يتحرك بتسارع إلا تحت تأثير القوة. لأن تتحرك الأجسام الساقطة بتسارع موجه نحو الأسفل، ثم تؤثر عليها قوة الجاذبية نحو الأرض. ولكن ليست الأرض فقط هي التي تمتلك خاصية التأثير على جميع الأجسام بقوة الجاذبية. اقترح إسحاق نيوتن أن هناك قوى جاذبية بين جميع الأجسام. تسمى هذه القوى قوى الجاذبية العالميةأو الجاذبيةالقوات.
بعد توسيع الأنماط المحددة - اعتماد قوة جذب الأجسام على الأرض على المسافات بين الأجسام وعلى كتل الأجسام المتفاعلة، التي تم الحصول عليها نتيجة للملاحظات - اكتشف نيوتن في عام 1682. قانون الجاذبية العالمية:جميع الأجسام تتجاذب مع بعضها البعض، فقوة الجاذبية تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب كتل الأجسام وتتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بينهما:
يتم توجيه نواقل قوى الجاذبية العالمية على طول الخط المستقيم الذي يربط الأجسام. يسمى عامل التناسب G ثابت الجاذبية (ثابت الجاذبية العالمية)ويساوي
.
جاذبيةقوة الجاذبية المؤثرة على جميع الأجسام الموجودة على الأرض تسمى:
.
يترك 
هي كتلة الأرض، و 
- نصف قطر الأرض. لنفكر في اعتماد تسارع السقوط الحر على ارتفاع الارتفاع فوق سطح الأرض:
وزن الجسم. انعدام الوزن
وزن الجسم -القوة التي يضغط بها الجسم على دعامة أو معلق نتيجة لجذب هذا الجسم إلى الأرض. يتم تطبيق وزن الجسم على الدعم (التعليق). تعتمد كمية وزن الجسم على كيفية تحرك الجسم مع الدعم (التعليق).
وزن الجسم، أي. القوة التي يؤثر بها الجسم على الدعامة والقوة المرنة التي يؤثر بها الدعامة على الجسم، وفقًا لقانون نيوتن الثالث، متساويتان في القيمة المطلقة ومتعاكستان في الاتجاه.
إذا كان الجسم ساكنًا على دعامة أفقية أو يتحرك بشكل منتظم، فإن الجاذبية والقوة المرنة الناتجة عن الدعامة هي التي تؤثر عليه، وبالتالي فإن وزن الجسم يساوي الجاذبية (ولكن هذه القوى تطبق على أجسام مختلفة):
.
ومع الحركة المتسارعة، لن يكون وزن الجسم مساوياً لقوة الجاذبية. دعونا نفكر في حركة جسم كتلته m تحت تأثير الجاذبية والمرونة مع التسارع. حسب قانون نيوتن الثاني:
إذا كانت عجلة جسم موجهة نحو الأسفل، فإن وزن الجسم يكون أقل من قوة الجاذبية؛ إذا كان تسارع الجسم متجهًا نحو الأعلى، فإن جميع الأجسام أكبر من قوة الجاذبية.
تسمى الزيادة في وزن الجسم الناتجة عن الحركة المتسارعة للدعامة أو التعليق الزائد.
إذا سقط جسم سقوطًا حرًا، فمن الصيغة * يترتب على ذلك أن وزن الجسم يساوي صفرًا. يسمى اختفاء الوزن عندما يتحرك الدعم مع تسارع السقوط الحر انعدام الوزن.
تُلاحظ حالة انعدام الوزن في الطائرة أو المركبة الفضائية عندما تتحرك مع تسارع الجاذبية، بغض النظر عن سرعة حركتها. خارج الغلاف الجوي للأرض، عندما يتم إيقاف تشغيل المحركات النفاثة، فإن قوة الجاذبية العالمية فقط هي التي تؤثر على المركبة الفضائية. وتحت تأثير هذه القوة تتحرك المركبة الفضائية وجميع الأجسام الموجودة فيها بنفس التسارع؛ ولذلك تُلاحظ ظاهرة انعدام الوزن في السفينة.
حركة الجسم تحت تأثير الجاذبية. حركة الأقمار الصناعية. سرعة الهروب الأولى
إذا كانت وحدة حركة الجسم أقل بكثير من المسافة إلى مركز الأرض، فيمكننا اعتبار قوة الجاذبية العالمية أثناء الحركة ثابتة، وحركة الجسم متسارعة بشكل منتظم. إن أبسط حالة لحركة الجسم تحت تأثير الجاذبية هي السقوط الحر بسرعة ابتدائية صفر. وفي هذه الحالة يتحرك الجسم بتسارع السقوط الحر نحو مركز الأرض. إذا كانت هناك سرعة أولية غير موجهة عموديًا، فإن الجسم يتحرك على طول مسار منحني (القطع المكافئ، إذا لم تؤخذ مقاومة الهواء في الاعتبار).
عند سرعة أولية معينة، يستطيع الجسم المقذوف بشكل عرضي على سطح الأرض، تحت تأثير الجاذبية في غياب الغلاف الجوي، أن يتحرك في دائرة حول الأرض دون أن يسقط عليها أو يتحرك بعيدا عنها. وتسمى هذه السرعة سرعة الهروب الأولى، والجسم الذي يتحرك بهذه الطريقة هو القمر الصناعي الأرضي (AES).
دعونا نحدد سرعة الهروب الأولى للأرض. إذا تحرك جسم تحت تأثير الجاذبية حول الأرض بشكل منتظم في دائرة، فإن تسارع الجاذبية هو تسارع الجاذبية:
.
وبالتالي فإن سرعة الهروب الأولى تساوي
.
يتم تحديد سرعة الهروب الأولى لأي جسم سماوي بنفس الطريقة. يمكن إيجاد تسارع الجاذبية على مسافة R من مركز جرم سماوي باستخدام قانون نيوتن الثاني وقانون الجذب العام:
.
وبالتالي فإن سرعة الإفلات الأولى على مسافة R من مركز جرم سماوي كتلته M تساوي
.
لإطلاق قمر صناعي إلى مدار أرضي منخفض، يجب أولاً إخراجه من الغلاف الجوي. ولذلك، تنطلق السفن الفضائية عموديًا. على ارتفاع 200 - 300 كيلومتر من سطح الأرض، حيث يكون الغلاف الجوي مخلخلًا ولا يؤثر تقريبًا على حركة القمر الصناعي، يقوم الصاروخ بالدوران ويمنح القمر الصناعي سرعة الإفلات الأولى في اتجاه عمودي على الاتجاه العمودي .