ما هي عجلة الجاذبية الأرضية؟
في تحدثنا عن الجاذبية الأرضية وعجلة الجاذبية الأرضية، نتذكر قوانين نيوتن التي عرفت عجلة الجاذبية الأرضية، وعرفت الجاذبية الأرضية، واستخدامات الجاذبية الأرضية وتأثيرها بالأوزان والكتل والقوة.
وما لها تدخل في العديد من الأمور التي تتعلق بالفيزياء، وتناول موضوع الجاذبية الأرضية العديد من الباحثين والعلماء للتعرف على خصائصها واستخداماتها ومميزاتها.
ما هي عجلة الجاذبية الأرضية؟
عجلة الجاذبية الأرضية هي الشي الناجم عن قوة جذب الأرض، مع إهمال مقاومة الهواء، فإن تسارع الأجسام في مجال جاذبية الأرض يكون له نفس المعدل حسب بعدها عن مركز الأرض.
وهي أيضًا مقدار تغير السرعة بالنسبة للزمن، أي إنه في حالة تزايد سرعة جسم وهو ما يسمى بالتسارع تزداد عجلته، وفي الحالة الأخرى عندما تقل سرعة جسم أو تتباطئ فإن العجلة تقل.
ويتم قياس وحدة العجلة بمتر على الثانية تربيع، وتتغير سرعة الأجسام نتيجة تأثير القوة خارجية، وتندرج بعض القوانين التي تعرف عجلة الجاذبية الأرضية وهي كالتالي:
- القانون الأول: جميع الأجسام تظل على حالة السكون أو الحركة بسرعة ثابتة في خط مستقيم، ما لم تؤثر عليها قوة خارجية.
- القانون الثاني: التغير في السرعة أو العجلة تتناسب طرديًا مع القوة المؤثرة على الجسم.
- في اتجاه محصلة القوة، وتتناسب عكسيًا مع كتلة الجسم.
- القانون الثالث: وهو عند تلامس جسمين فإن القوة المؤثرة بين الجسمين، ويتم تسميتهم الفعل ورد الفعل يكونان متساويين في المقدار ومتضادتين في الاتجاه، أي لكل فعل رد فعل مساو له في المقدار ومضاد له في الاتجاه.
شاهد أيضًا: قوانين الفيزياء بالرموز
ما هي الجاذبية الأرضية
تعتبر الجاذبية الأرضية هي سبب بقاء كوكب الأرض.
وتعرف بأنها التسارع الذي تمنحه الأرض للأجسام على سطحها أو بالقرب منها.
وهي قوة جذب الأرض للأجسام التي عليها، وتختلف قوة الجاذبية الأرضية بعوامل الوزن والكتلة والبعد عن الأرض.
ويوجد علاقة تربط بين كل من وزن الجسم وكتلة الجسم.
وبين تسارع الثقل هذا ولذا قد يعبر عن الوزن بدلًا من الكتلة.
وقد يتأثر هذا الوزن مع دوران الأرض حول نفسها بسبب تغير معدلات الجاذبية والطرد المركزي.
وللجاذبية الأرضية أهمية خاصة، فهي التي تمسك بالغلاف الجوي اللازم لبقاء الغازات على كوكب الأرض.
والتي من أهمها الأكسجين للتنفس، وضروري أيضًا للحفاظ على دفء الشمس بعد غيابها.
والجاذبية الأرضية هي التي تمسك القمر وتجعله يدور في مدار ثابت حول الأرض.
وللجاذبية الأرضية أهمية كبيرة في عمليات المد والجذر بسبب جذبها للقمر.
وهو الذي يساعد على عمل هذه الظاهرة الطبيعية.
وتعتبر الجاذبية الأرضية ليست سمة تميز الأرض ولكنها سمة تتسم بها الأشياء التي تمتلك الكتلة.
ولولا الجاذبية الأرضية لما تشكل الكون، فهي التي جمعت الجسيمات في بداية نشأة الكون.
ولعبت دورًا في تشكيل النجوم والأجسام الفلكية.
استخدام العجلة كبيان للقوة
يتم التعبير عن القوة بقيمة العجلة، وهي التي يتعرض لها الجسم كنسبة من عجلة الجاذبية الأرضية مثل تطبيق السقوط الحر.
والتي لها علاقة بالكتلة، مثل صعود الصاروخ او الوقوف على مستوى مائل أو السير في منحنى دائري، حيث تختلف القوة باختلاف الكتلة.
مثل عند وقوف سيارة على طريق مائل، فإن مقدار القوة التي تتعرض لها السيارة بالنسبة للميل أو المنحنية لا يقصد القوة المطلقة.
وهذا ما تتعرض له السيارة بغض النظر عن كتلتها، أي السيارة تقف على هذا المنحنى يكون مقدار القوة الفعلي يساوي مقدار العجلة مضروب في كتلة الجسم.
ويعتبر تحمل الإنسان لتأثير القوة يعتمد على مقدار القوة، ومدة التعرض، واتجاه القوة، مكان التأثير.
وضعية الجسم، ويظهر تأثير تلك القوة على طيارين الطائرات المقاتلة.
شاهد أيضًا: بحث عن أهمية الجاذبية الأرضية للإنسان
نيوتن والجاذبية الأرضية
إن للعالم إسحاق نيوتن العديد من الإسهامات في دراسة الفيزياء.
وأهم إسهاماته هو ما يعرف بقانون الجذب العام، والذي وضع لدراسة الجاذبية الأرضية.
وقانون الجاذبية الأرضية هو (القوة=الكتلة× التسارع).
وهي ما يفيد إنه إذا كانت الحركة عمودية على سطح الأرض، فإن التسارع يساوي مقدارًا ثابتًا.
وفي هذه الحالة يكون مقدار القوة مساويًا لوزن الجسم.
والتسارع لا يكون ثابتًا في كل مكان ولكن يختلف باختلاف المكان، مثل الارتفاع.
لذلك عند القيام بالمقارنة بين كتلتين مختلفتين يجب مقارنتهما في نفس المستوى العمودي.
أي نفس الارتفاع عن سطح الأرض.
وكما قلنا أن قانون الجذب العام من إسهامات هذا العالم.
وهو ما ينص على أن كل جسمين في الكون توجد بينهما قوة تجاذب.
وتتناسب طرديًا مع حاصل ضرب كتلتيهما، وعكسيًا مع مربع المسافة بينهما.
وهذا القانون غالبًا ما يطلق عليه قانون التربيع العكسي لنيوتن.
لأن القوة فيه تتناسب بشكل عكسي مع مربع المسافة بين الجسمين، ويمكن كتابة هذا القانون رياضيًا أيضًا.
الأثار الإيجابية للجاذبية الأرضية
للجاذبية الأرضية العديد من الفوائد والأثار الإيجابية، حيث تقوم القوة بلعب دورًا هامًا ورئيسيًا في حياة الإنسان.
وتعتبر الجاذبية الأرضية من أساسيات الحياة، ونستعرض أهم هذه الفوائد والآثار الإيجابية للجاذبية الأرضية:
- تحافظ الجاذبية الأرضية على بقاء الأجسام في مكانها.
- تحافظ على بقاء الإنسان والكائنات الحية الأخرى على سطح الكوكب.
- تسمح الجاذبية الأرضية لكوكب الأرض بالمحافظة على الغلاف الجوي.
- والذي لا يقل أهمية عن الجاذبية الأرضية.
- حيث إنه يحافظ على وجود الغازات على سطح الأرض والمحافظة على درجة حرارة الجو.
- تحافظ عمل العضلات والعظام.
- تسمح بهطول الأمطار على الأرض.
- تعزز الجاذبية الأرضية من التناضج في النباتات وإنتاج الكالسيوم.
- تسهم الجاذبية الأرضية في إدارة تدفق السوائل.
الأثار السلبية للجاذبية الأرضية
على الرغم من تعدد الآثار الإيجابية للجاذبية الأرضية.
إلا أنه يوجد العديد من السلبيات وهي ليست سلبيات حقيقية ولكن هي أمنيات وهي تتمثل في التالي:
- تسهم في إبقاء الإنسان على كوكب الأرض.
- وبالتالي يكون من الصعب عليه السفر عبر الفضاء الخارجي، إلا بمركبات وبأدوات وتكلفة باهظة.
- تجعل سقوط الإنسان على الأرض وإيذاء نفسه أمرًا ممكنًا.
- تسمح بجذب الأجسام الكونية المتكسرة والأجرام السماوية، إلى الغلاف الجوي للأرض.
- يجعل صناعة السيارات الجوية أمرًا صعبًا.
- تؤثر على الهيكل العظمي مع تقدم العمر.
عوامل الجاذبية الأرضية
يمكن استخدام تعريف الجاذبية الأرضية بغرض معرفة بعض العوامل التي تعتمد عليها والتي قد تؤثر بها.
حيث يعد كل من كتلة الجسم والمسافة بين مركزي الأجسام بالإضافة إلى شكلها من العوامل الأساسية التي تؤثر في الجاذبية الأرضية ومقدارها.
وحيث يوجد علاقة بين الارتفاع والجاذبية الأرضية، وهي علاقة طردية.
حيث إنه كلما زاد الارتفاع قلت الجاذبية الأرضية، لذلك فإن وزن الجسم يقل كلما زاد ارتفاعه عن سطح الأرض.
ويوجد علاقة بين الجاذبية الأرضية والمسافة، حيث تتناسب قيمة القوة الجاذبية عكسيًا مع مربع المسافة الواقع بين الجسمين المنجذبين.
ويوجد علاقة طردية بين الجاذبية والكتلة حيث إنه تتناسب كتلة الأجسام تناسبًا طرديًا مع قيمة الجاذبية.
شاهد أيضًا: قطر الكرة الأرضية عند القطبين
تعرفنا على عجلة الجاذبية الأرضية ومفهومها، وما هي الجاذبية والعوامل المؤثرة عليها مثل المسافة والكتلة والوزن.
وأهمية إسحاق نيوتن في الجاذبية الأرضية ووضع قانون الجاذبية الأرضية وقانون الجذب العام، وأهمية هذه العوامل للجاذبية.