كيفية حساب قوة الجاذبية

الجاذبية موجودة في كل مكان - سواء بالمعنى الحرفي أو في الأفعال الواعية اليومية للناس حول الكوكب. من الصعب أو المستحيل تخيل العيش في عالم خالٍ من آثاره ، أو حتى في عالم تم تعديل التأثيرات فيه بمقدار "صغير" - قل ، "فقط" حوالي 25 بالمائة. حسنًا ، تخيل أنك تنتقل من عدم القدرة تمامًا على القفز عالياً بما يكفي للمس حافة كرة سلة بارتفاع 10 أقدام إلى القدرة على الضرب بسهولة ؛ هذا يتعلق بما ستوفره زيادة بنسبة 25 في المائة في القدرة على القفز بفضل الجاذبية الأقل لعدد كبير من الناس!

تؤثر الجاذبية ، إحدى القوى الفيزيائية الأساسية الأربعة ، على كل مشروع هندسي قام به البشر على الإطلاق ، خاصة في مجال الاقتصاد. تعد القدرة على حساب قوة الجاذبية وحل المشكلات ذات الصلة مهارة أساسية وأساسية في دورات العلوم الفيزيائية التمهيدية.

لا أحد يستطيع أن يقول بالضبط ما هي "الجاذبية" ، ولكن من الممكن وصفها رياضيًا ومن حيث الكميات والخصائص الفيزيائية الأخرى. الجاذبية هي إحدى القوى الأساسية الأربعة في الطبيعة ، والقوى الأخرى هي القوى النووية القوية والضعيفة (التي تعمل على المستوى داخل الذرة) والقوة الكهرومغناطيسية. الجاذبية هي الأضعف بين الأربعة ، لكن لها تأثير هائل على كيفية تكوين الكون نفسه.

رياضيا ، قوة الجاذبية في نيوتن (أو ما يعادله ، كجم م / ث²) بين أي جسمين من الكتلةم​₁ وم​₂ مفصوله بصيتم التعبير عن متر على النحو التالي:

أين العالمي​ ​ثابت الجاذبيةجي​​ = 6.67 × 10^-11 N م²/kg².

الحجمزمجال الجاذبية لأي جسم "ضخم" (أي مجرة ​​، نجم ، كوكب ، قمر ، إلخ) يتم التعبير عنه رياضيًا بالعلاقة:

أينجيهل الثابت محدد للتو ،مهي كتلة الجسم ودهي المسافة بين الجسم والنقطة التي يقاس فيها المجال. يمكنك أن ترى من خلال النظر في التعبير عنF​_جراف الذي - التيزوحدات القوة مقسومة على الكتلة ، منذ معادلةزهي أساسًا معادلة قوة الجاذبية (معادلةF​_جراف) دون احتساب كتلة الجسم الأصغر.

المتغيرزلذلك لديها وحدات تسارع. بالقرب من سطح الأرض ، يكون التسارع الناتج عن قوة الجاذبية الأرضية 9.8 مترًا لكل ثانية في الثانية ، أو 9.8 مترًا / ثانية². إذا قررت أن تذهب بعيدًا في العلوم الفيزيائية ، فسترى هذا الرقم مرات أكثر مما يمكنك العد.

ينتج عن دمج الصيغ في القسمين أعلاه العلاقة

أينز= 9.8 م / ث² على الارض. هذه حالة خاصة لقانون نيوتن الثاني للحركة ، وهو

يمكن استخدام صيغة تسارع الجاذبية بالطريقة المعتادة مع ما يسمى بالمعادلات النيوتونية للحركة التي تربط الكتلة (م)، ● السرعة (الخامس) ، الموضع الخطي (x)، الوضع الرأسي (ذ)، التسريع (أ) و الوقت (ر). هذا هو بالضبطد​ = (1/2)​في​²، المسافة التي سيقطعها الجسم في الوقت المناسبرفي خط تحت قوة عجلة معينة ، المسافةذسيسقط الجسم تحت قوة الجاذبية في الوقت المناسبرينتج عن التعبيرد​ = (1/2)​جي تي​²، أو 4.9ر​² للأجسام التي تقع تحت تأثير الجاذبية الأرضية.

• في الفيزياء التمهيدية ، عندما يُطلب منك حل مشاكل الجاذبية بما في ذلك السقوط الحر ، يُطلب منك تجاهل تأثيرات مقاومة الهواء. في الممارسة العملية ، هذه التأثيرات كبيرة ، حيث ستتعلم إذا كنت تسعى إلى الهندسة أو في مجال مشابه.