قصة اكتشاف الجاذبية الأرضية وقوانينها
قصة اكتشاف الجاذبية الأرضية وقوانينها، ونقول إن للجاذبية مسمى آخر وهو الثقالة وهي عبارة عن ظاهرة طبيعية من خلالها يتم ميل وتحرك جميع الأشياء طاقة أو كتلة ويتضمن ذلك المجرات والنجوم والكواكب والضوء تجاه بعضها.
فوق الأرض، تعمل الجاذبية على إعطاء الأجسام ثقل أي وزن والجاذبية الناتجة للقمر تسبب عمليتي المد والجزر بالمحيط، ينتج من الانجذاب الجاذبي للغازات داخل الكون عملية الاندماج النووي وعملية تكوين النجوم.
وتجميعها داخل مجرات ومن هنا تكون الجاذبية سببا للكثير من تلك الهياكل الضخمة داخل الكون، وبالرغم من هذا للجاذبية أثر ضعيف للأمكنة التي تكون على مسافة بعيدة منها.
محتويات المقال
[ عرض ]
قوة الجاذبية
- تعمل الجاذبية على جعل الكواكب داخل المجموعة الشمسية وفي مدار محدد فمثلا الوزن عبارة عن القوة الناتجة من الجاذبية الأرضية مسببة عملية الانجذاب بسكين كلًا من الأرض والمادة.
- أول شخص قام بوضع النظرية الخاصة بالجاذبية العالم الفيزيائي نيوتن وظلت نظريته صامدة ولكن استبدلت لاحقًا عن طريق العالم أينشتاين من خلال نظرية النسبية العامة.
- ولكن المعادلة التي وضعها نيوتن صحيحة وسليمة وعملية أكثر حينما نتكلم حول حقول الجاذبية الضعيفة.
- مثل عملية إرسال المركبات الفضائية وبناء الجسور التي تكون معلقة ومثل التطبيقات الهندسية.
شاهد أيضًا: بحث عن أهمية الجاذبية الأرضية للإنسان
انتشار مصطلح الجاذبية الأرضية
- انتشر هذا المصطلح في وقت مبكر بسبب أن فكرة الجاذبية قديمًا كانت ثابتة تبعًا للنظرة النيوتنية.
- وفي وقت لاحق تم انتشار كلمة الجاذبية مثل تعميم ظاهرة التجاذب بين جسمين.
- كلمة ثقالة آتية من معنى الثقل وهذا المصطلح يدل بشكل كبير على مفهوم يسمى بنظرية النسبية للثقافة إذ تعد الجاذبية أو النسبية الثقافة التواء للزمكان ولا يوجد تجاذب فيما بين المواد.
- على العموم ربما يكون من الأفضل استعمال كلمة جاذبية بالميكانيكا الكلاسيكية بينما تعمل كلمة “ثقالة” داخل إطار ما يسمى بالنسبية العامة.
المجال الجاذبي
- هو عبارة عن مجال متجه يعمل على وصف قوة الجاذبية وتطبق على المواد في نقطة محددة داخل الكون.
- لكل وحدة كتلة وهو حقيقة يعادل التسارع الجاذبي في هذه النقطة.
- هو أيضا عبارة عن تعميم نموذج المتجه، ما قد يكون مفيداً بصورة خاصة في حال وجود ما يزيد عن جسمين (كصاروخ بين القمر والأرض).
الطبيعة الخاصة بقوة الجاذبية تبعًا النظريات الفيزيائية
- تعد القوة الناتجة من الجاذبية بالميكانيكا الكلاسيكية مباشرة وكذلك بعيدة المدى أي أنها يمكنها أن تؤثر من مسافة بعيدة بلا واسطة.
- ويكون تأثيرها بصورة لحظية ومن هنا أي نوع من التغير بالموقع الخاص لأحد الجسمين يتبعه تحول بشكل لحظي للجاذبية الموجودة بينه والجسم الثاني.
- وحتى يعمل نيوتن على تفسير تلك الخاصية عرف حقل جاذبية كوني بكل نقطة بالفضاء، ذلك الحقل اتجاهي يتم التعبير عنه من خلال متجه، بكل نقطة.
- وهو يمثل القوة الناتجة من الجاذبية المتعرضة لها (وحدة الكتل) حينما توضع بتلك النقطة.
شاهد أيضًا: ما هي عجلة الجاذبية الأرضية؟
ما تنص عليه نظرية النسبية العامة للعالم آينشتاين
- في موضوع قصة اكتشاف الجاذبية الأرضية وقوانينها نذكر نص نظرية النسبية العامة وهي تقول أنتوافر أي شكل العزم أو الطاقة أو المادة يسبب انحناء للزمكان.
- وهنا تتغير اتجاهات أو تنحرف تلك المسارات الخاصة بالأجسام داخل الأطر المرجعية القصورية وذلك ضمن الزمن.
- ذلك الانحراف يتضح ويتبين كأنه تسارع تجاه الأجسام الكبيرة الحجم وعمل نيوتن بتعريفه على أنه جاذبية أو ثقالة.
- ومن هنا النسبية العامة ترى التسارع الجاذبي أو ذلك السقوط الحر على أنه حركة قصورية بشكل فعلي.
- وهي منتظمة وفي نفس الوقت يتحرك المراقب بحركة متسارعة، وذلك يسمى بمبدأ التكافؤ.
التاريخ الخاص بنظرية الجاذبية
- من خلال الكتب التاريخية نرى أن العرب قديمًا كانت لديهم معلومات حول الجاذبية وحول أثرها.
- ولكن العمل فيما يخص الجاذبية الحديثة بنهايات القرن ال16 وبدايات القرن ال17.
- إذ قام العالم غاليليو بعمل تجربته المشهورة والتي استخدم فيها كرات لها كتل مختلفة تم رميها من فوق برج بيزا المائل.
- ووضح أن السرعة المستغرق لوصول الكرة للأرض ليس لها علاقة بالكتلة، في وقت لاحق جرب دحرجة الكرات فوق سطح مائل.
- ومن تلك التجربة استنتج العلة المسببة لوصول الجسم الأكثر ثقلًا للأرض قبل بقية الأجسام والتي هي أخف في الكتلة أحيانًا هو الاحتكاك بالهواء.
دور علماء العرب
- خلال سطور موضوع قصة اكتشاف الجاذبية الأرضية وقوانينها نذكر أنه قام العلماء العرب.
- بتعريف قوة التثاقل التي تنتج من الجاذبية وذلك من القرن ال 19 ميلاديًا وسموها القوة الطبيعية.
- ويعتبر الهمداني هو أول من أشار للجاذبية بشكل واضح كما أتى بكتاب (الجوهرتين العتيقتين) حيث قال في مجمل المعنى.
- “فمن كان تحت الأرض في الأسفل يعد ثابتًا في قامته مثل من فوقها، ويكون كلًا من مسقطه وقدمه لسطحها الأسفل.
- مثل مسقطه لسطحها الأعلى، ومثل ثبات قدمهِ فوقها، فهي كحجر المغناطيس الجاذبة قواه للحديد لكل جانب.”
- أيضًا عرف فلاسفة وعلماء العرب أن تلك القوة تكبر معكب حجم المادةز
- مثلما قال ابن سينا بالقرن ال 4 من الهجرة (كتاب» الإشارات والتنبيهات).
- بالمختصر (القوة داخل الجسم الأكبر في حال تشابهت مع قوة الجسم الأصغر وحتى لو تم الفصل من الجسم الأكبر كالأصغر، فهي بالجسم الأكبر أكثر وأقوى، ففيها قوة كتلك).
- وفيما يخص قصة اكتشاف الجاذبية الأرضية وقوانينها نقول وزيادة وقف العلماء الغربيين والمسلمون بشكل كامل الجاذبية الأرضية وتبين هذا بكتاباتهم، كما أتى بكتاب الريحان البيروني (القانون المسعودي).
- فقال بشكل موجز: (الناس فوق الأرض بقامات منتصبة مثل استقامة أقطار الكرة وفوقها تتجه الأثقال لأسفل).
- أيضًا كما أتى بكتابات الخازني إذقال بإيجاز: (الأجسام الساقطة تتجه لمركز الأرض.
- واختلاف قوة الجاذبية يكون نتيجة المسافة بين كلًا من المركز والجسم الساقط)، من كتاب ميزان الحكمة.
- وقال كذلك: (الجسم الثقيل يتحرك ذاتيا أبداً لمركز العالم، أي الثقل يمتلك قوة الحركة لنقطة المركز) من كتاب ميزان الحكمة.
- وشبه الإدريسي الجاذبية كجذب المغناطيس للحديد حيث ذكر أن الأرض تجذب الأثقال محجر المغناطيس الجاذب للحديد، من كتاب نزهة المشتاق في اختراق الآفاق.
قانون العالم نيوتن للثقالة
- في عام 1687 قام نيوتن بنشر نظريته المشهورة التي تقول إن الجسم يجذب الجسم بالاعتماد على الكتلة.
- وتعمل الجاذبية اعتمادًا على (مربع تلك المسافة الموجودة بين الجسمين).
- ونذكر ما قاله بشكل موجز وهو: “استنتجت أن القوة العاملة على إبقاء الكواكب بمساراتها متعلقة من خلال تربيع البعد الموجود بين مركزيهما.
- بالتالي قارنت تلك القوة الجاعلة القمر بمساره بالقوى فوق الأرض ووصلت لنتيجة قريبة بشكل كبير”.
نظرية النسبية
- ببدايات القرن ال 20 تم تعديل مفهوم مصطلح الجاذبية على يد العالم الفيزيائي آينشتاين.
- فتبعًا لنظرية نيوتن الجاذبية هي قوة ولكن النظرية النسبية تقول إنها انحناءات داخل الفراغ نتيجة الكتلة.
- حيث كلما كبرت كتلة الجسم كبر الإنحناء الناتج في الفضاء حوله.
- الأجسام ذات الكتلة الصغيرة يحصل لها ذلك الانحناء الآتي من قبل الجسم الأول، ومن هنا يأسرها بجاذبيته.
- من خلال التفسير الجديد للجاذبية، ومن خلال دمج كلا من البعد الزماني الرابع والأبعاد المكانية ال 3.
- صارت النسبية أحد النظريتين المشهورتين والمهمتين بالقرن ال 20.
شاهد أيضًا: متى تنعدم الجاذبية الأرضية؟
في نهاية مقال قصة اكتشاف الجاذبية الأرضية وقوانينها نتمنى أن يكون قد نال إعجابكم وأن نكون طرحنا معلومات تفيدكم حول هذا الموضوع، في انتظار اقتراحاتكم.