قانون قوة الجاذبية : كيفية حساب الجاذبية ومن اكتشفها

تعريف قانون الجاذبية :

قانون قوة الجاذبية : إن قوة الجاذبية (أو ببساطة “الجاذبية“) هي أحد التفاعلات الأساسية للطبيعة، والتي تجعل الأجسام التي تتمتع بكتلة تجتذب بعضها البعض بكثافة أكبر لأنها أكثر كثافة أو أقرب إلى بعضها البعض (قوة التجاذب بين جسمين تعتمد على الكتلة والمسافه). يُعرف المبدأ الذي يحكم هذا التفاعل باسم “الجاذبية” أو “تفاعل الجاذبية“، ويستجيب في الفيزياء لما يصفه قانون الجاذبية العالمية.

إنه نفس الانجذاب الذي تمارسه الأرض على الأجسام والأشياء القريبة منها، بما في ذلك نحن والذي يتسبب في سقوط الأشياء. كما تحدد حركات النجوم الفضائية (الكواكب التي تدور حول الشمس أو الأقمار والأقمار الصناعية التي تدور حول هذه الكواكب بدورها.

على عكس التفاعلات الأساسية الأخرى في الكون (وهي القوى النووية القوية والضعيفة، والكهرومغناطيسية)، تسود قوة الجاذبية بشكل غير مفهوم على مسافات هائلة، بينما تحدث التفاعلات الأخرى على مسافات أقصر بكثير.

تتم دراسة قانون قوة الجاذبية في أطر نظرية مختلفة اعتمادًا على ما إذا كانت طريقة ميكانيكية (كلاسيكية) أو نسبية.

عادةً ما تكون الوحدات المستخدمة للعمل بالجاذبية هي وحدات الوزن مثل كيلوجرام القوة أو نيوتن (N). هذا لأن وزن الجسم يساوي كتلته مضروبًا في تسارع الجاذبية الذي تمارسه عليه قوة الجاذبية الأرضية. أي لا تخلط بين الجاذبية وقوة الجاذبية. الجاذبية تسارع وليست قوة كالوزن.

يصل تسارع الجاذبية على سطح الأرض إلى حوالي 9.80665 م / ث 2.

إقرأ أيضا : قانون الجذب المثير للجدل: كيف تطبقه للنجاح في حياتك

من اكتشف قانون قوة الجاذبية :

لم يتم اكتشاف قانون قوة الجاذبية بشكل صحيح، حيث أن آثاره معروفة منذ بدايات الإنسانية والفكر. ومع ذلك، فإن القانون العالمي للجاذبية الذي يفسره ويسمح بحسابه حيث اقترحه إسحاق نيوتن في عام 1687، حدث ذلك بعد تلقي تأثير تفاحة على الرأس أثناء الراحة في الريف الإنجليزي.

بسبب هاته الحادثة البسيطة تمكن إسحاق نيوتن من إستنتاج أن نفس القوة التي تجعل الأشياء تسقط على الأرض، تحافظ على الكواكب في مدارها فيما يتعلق بالشمس وأقمارها الصناعية بالنسبة لها. كانت هذه نقطة تحول في تاريخ الفيزياء الحديثة.

بعد ذلك، افترض الفيزيائي ألبرت أينشتاين في القرن العشرين، بناءً على نيوتن والنتائج التي توصل إليها، نظريته عن النسبية العامة، حيث أعاد صياغة بعض جوانب الجاذبية النيوتونية.

وهكذا تم تدشين منظور جديد للجاذبية، يسمى “النسبية”. وفقًا لها، الجاذبية ليست مقياسًا عالميًا للقوة ولكنها مقياس متغير، ولا تؤثر على الفضاء فحسب، بل تؤثر أيضًا على الوقت.

إقرأ أيضا : قوانين مورفي لسوء الحظ : حقيقة مثبتة أو خرافة

أمثلة على قانون قوة الجاذبية :

يمكن دراسة قانون قوة الجاذبية في الأمثلة التالية :

• تسارع الجسم في السقوط الحر : تؤثر قوة الجاذبية عليه مع كتلته. تضاف الجاذبية إلى سرعتها كقوة تجعلها تتزايد تدريجياً.

• جسم مقذوف في السماء : على سبيل المثال، ستطير قذيفة المدفع في خط مستقيم حتى تتعرض لفقدان التسارع نتيجة الجاذبية، مما يؤدي إلى انحناء مسارها. عندما يتجاوز هذا القوة الأولية للانفجار، ستسقط القذيفة وتتوقف عن الحركة.

• مدار القمر حول كوكبنا : ترجع هذه الحركة إلى حقيقة أن القمر محاصر في مجال جاذبية الأرض، على مسافة لا يمكنه الابتعاد عنها في خط مستقيم، ولا يمكن أن ينهار نحونا ويسقط.

• سقوط النيازك : تنجذب العديد من النيازك بقوة جاذبيتها الهائلة إلى الغلاف الجوي لكوكب المشتري وزحل وكواكب أخرى ضخمة جدًا، منحرفة عن مدارها الطبيعي حول الشمس.

صيغة قانون الجاذبية

يمكن حساب قوة الجاذبية من خلال صيغ مختلفة والتي تختلف وفقًا للطريقة الفيزيائية المحددة التي يتم التعامل معها : الميكانيكا الكلاسيكية، الميكانيكا النسبية أو ميكانيكا الكم. يأخذ كل منها في الاعتبار عناصر مختلفة ويعالج منظورًا محددًا.

إقرأ أيضا : قوانين نيوتن الثلاث للحركة : ثورة في قوانين الفيزياء

على سبيل المثال، وفقًا لقوانين نيوتن فإن الجاذبية التي تعمل بين جسمين تتناسب طرديًا مع ناتج كتلتيهما (m) وتتناسب عكسيًا مع مربع المسافة (d) التي تفصل بينهما : G = m₁.m₂ / d²

بدلاً من ذلك، تستخدم حسابات أينشتاين سلسلة معقدة من الصيغ تُعرف باسم “حساب التفاضل والتكامل النسبي للقوة الظاهرة” والتي استفادت مما يسمى مقياس شوارزشيلد :

تتطلب هذه الأنواع من الصيغ معرفة فيزيائية متخصصة للغاية.

وحدات قياس الجاذبية

تُقاس الجاذبية بوحدتين مختلفتين اعتمادًا على الجانب الذي يتم قياسه :

1. القوة : عندما يتم قياسها كقوة، يتم استخدام نيوتن (N) ،وهي وحدة من النظام الدولي (SI) تكرم إسحاق نيوتن والتي تعادل كيلوجرام من القوة. يستخدم هذا القياس لحساب مقدارها أو شدتها.
2. التسارع : في هذه الحالة، يتم قياس التسارع الذي تمارسه الجاذبية على أجسام تنجذب إلى أجسام أخرى ذات كتلة أكبر. هذا هو سبب استخدام مقياس m/s².