قوى الجاذبية: مفهوم وخصائص تطبيق المعادلة لحسابها

قوى الجاذبية هي واحدة من أربعة أنواع رئيسية من القوى التي تظهر في كل تنوعها بين مختلف الأجسام على الأرض وخارجها. بالإضافة إلى ذلك ، تتميز أيضًا الكهرومغناطيسية والضعيفة والنووية (القوية). ربما كان وجودهم هو ما أدركته البشرية في المقام الأول. حول من جانب الأرض معروف منذ العصور القديمة. ومع ذلك ، مرت قرون كاملة قبل أن يدرك الإنسان أن هذا النوع من التفاعل لا يحدث فقط بين الأرض وأي جسم ، ولكن أيضًا بين الأشياء المختلفة. أول من فهم طريقة عملهم كان الفيزيائي الإنجليزي I. Newton. كان هو الذي جلب المشهور الآن

صيغة قوة الجاذبية

قرر نيوتن تحليل القوانين التي تتحرك بموجبها الكواكب في النظام. نتيجة لذلك ، توصل إلى استنتاج مفاده أن دوران الأجرام السماوية حول الشمس ممكن فقط إذا كانت قوى الجاذبية تعمل بينها وبين الكواكب نفسها. وإدراكًا منه أن الأجرام السماوية تختلف عن الأجسام الأخرى فقط في حجمها وكتلتها ، استنتج العالم الصيغة التالية:

F \ u003d f x (م 1 × م 2) / ص 2 ، حيث:

  • م 1 ، م 2 هي كتل جسمين ؛
  • ص هي المسافة بينهما في خط مستقيم ؛
  • f ثابت الجاذبية ، وقيمته 6.668 x 10 -8 cm 3 / g x sec 2.

وبالتالي ، يمكن القول إن أي جسمين ينجذبان إلى بعضهما البعض. عمل قوة الجاذبية في حجمها يتناسب طرديا مع كتل هذه الأجسام ويتناسب عكسيا مع المسافة بينهما ، مربعة.

ميزات تطبيق الصيغة

للوهلة الأولى ، يبدو أن استخدام الوصف الرياضي لقانون الجذب بسيط للغاية. ومع ذلك ، إذا فكرت في الأمر ، فهذه الصيغة منطقية فقط لكتلتين ، أبعادهما لا تذكر مقارنة بالمسافة بينهما. والكثير بحيث يمكن أخذها بنقطتين. ولكن ماذا عن عندما تكون المسافة قابلة للمقارنة مع حجم الأجسام ، ويكون لها شكل غير منتظم؟ قسّمهم إلى أجزاء ، وحدد قوى الجاذبية بينهم واحسب الناتج؟ إذا كان الأمر كذلك ، فكم عدد النقاط التي يجب أخذها للحساب؟ كما ترى ، ليس كل شيء بهذه البساطة.
وإذا أخذنا في الاعتبار (من وجهة نظر الرياضيات) أن النقطة ليس لها أبعاد ، فإن مثل هذا الموقف يبدو ميئوسًا منه تمامًا. لحسن الحظ ، توصل العلماء إلى طريقة لإجراء الحسابات في هذه الحالة. يستخدمون الجهاز المتكامل وجوهر الطريقة هو أن الكائن ينقسم إلى عدد لا حصر له من المكعبات الصغيرة ، تتركز كتلتها في مراكزها. ثم يتم وضع صيغة لإيجاد القوة الناتجة ويتم تطبيق انتقال حد ، يتم من خلاله تقليل حجم كل عنصر مكون إلى نقطة (صفر) ، ويميل عدد هذه العناصر إلى اللانهاية. بفضل هذا النهج ، تم الحصول على بعض الاستنتاجات المهمة.

  1. إذا كان الجسم كرة (كرة) ، كثافتها منتظمة ، فإنها تجذب أي جسم آخر لنفسها كما لو كانت كل كتلتها مركزة في مركزها. لذلك ، مع وجود بعض الأخطاء ، يمكن تطبيق هذا الاستنتاج على الكواكب.
  2. عندما تتميز كثافة كائن ما بالتناظر الكروي المركزي ، فإنه يتفاعل مع الكائنات الأخرى كما لو كانت كتلته بأكملها في نقطة التناظر. وبالتالي ، إذا أخذنا كرة مجوفة (على سبيل المثال ، أو عدة كرات متداخلة مع بعضها البعض (مثل دمى ماتريوشكا) ، فإنها ستجذب أجسامًا أخرى بنفس الطريقة التي تجذب بها النقطة المادية ، مع وجود كتلتها المشتركة وتقع في مركز.


أحب المقال؟ شارك مع الاصدقاء!