شرح درس القوى الجاذبية

هي قوى تؤثر على الأجسام "عند تلامسها" فقط، ولا يمكن أن تؤثر عن بعد.

أمثلة: قوة الاحتكاك، قوة الشد في حبل، قوة الدفع أو السحب.

هي قوى تؤثر على الأجسام "عن بعد" (دون تلامس)، من خلال وجود "مجال" محيط بمصدر القوة.

أمثلة: القوة المغناطيسية (يؤثر المغناطيس على مسمار عن بعد)، القوة الكهربية (يؤثر جسم مشحون على آخر عن بعد)، و "القوة الجاذبية".

توجد "قوة تجاذب متبادلة" بين أي جسمين في الكون. (فمثلاً، كما تجذب الأرض التفاحة، فإن التفاحة أيضاً تجذب الأرض، ولكن لأن كتلة الأرض هائلة جداً، لا يظهر تأثير جذب التفاحة لها).

تعتمد قوة الجاذبية المتبادلة بين جسمين على عاملين:

• كتلة الجسمين: تزداد قوة الجاذبية "بزيادة" كتلة الجسمين. (فكلما زادت كتلة الجسمين، زادت قوة التجاذب بينهما).
• المسافة بين مركزيهما: تقل قوة الجاذبية "بزيادة" المسافة بين مركزي الجسمين. (كلما ابتعدا عن بعضهما، ضعفت القوة).

رغم أن قوى الجاذبية بين الأجسام على الأرض ضعيفة جداً ولا نلاحظها (بسبب صغر كتلتها)، إلا أن تأثيراتها الكونية هائلة.

ظاهرة المد والجزر: تحدث هذه الظاهرة (ارتفاع وانخفاض مستوى مياه البحار والمحيطات) بشكل أساسي بسبب "قوى الجذب" المتبادلة بين الأرض وكل من "القمر" و "الشمس".

تتسبب قوة الجاذبية الأرضية في "سقوط جميع الأجسام" رأسياً إلى أسفل، باتجاه مركز الأرض.

هو "الحيّز" المحيط بكوكب الأرض من جميع الجهات، والذي تظهر فيه آثار قوة جذب الأرض للأجسام.

يمكن تمثيل هذا المجال بـ "خطوط مجال الجاذبية"، وهي خطوط وهمية تتجه جميعها نحو مركز الأرض.

التعريف: هي "مقدار ما يحتويه الجسم من مادة". (أي كمية المادة في الجسم).

وحدة القياس: الكيلوجرام (kg) أو الجرام (g).

تأثرها بالمكان: "ثابتة لا تتغير". كتلة الجسم (مثلاً ٧٠ كجم) هي نفسها على سطح الأرض، أو على القمر، أو في الفضاء، لأن كمية المادة فيه لا تتغير.

التعريف: هو "قوة جذب الأرض" (أو أي كوكب آخر) للجسم.

وحدة القياس: النيوتن (N) (لأنه نوع من القوة).

تأثره بالمكان: "متغير". يتغير وزن الجسم بتغير موقعه من مكان لآخر، وذلك لتغير "شدة مجال الجاذبية". (وزنك على القمر "سُدس" وزنك على الأرض).

العلاقة بينهما هي علاقة رياضية بسيطة:

الوزن (W) = الكتلة (m) × شدة مجال الجاذبية (g)

حيث (g) هي "عجلة الجاذبية الأرضية"، وقيمتها ثابتة تقريباً عند سطح البحر وتساوي حوالي ٩.٨ أو (١٠ نيوتن/كجم) للتبسيط.

مثال: جسم كتلته ٣٠ كجم على سطح الأرض. (علماً بأن g = 10 N/kg).

وزنه = الكتلة × g = 30 × 10 = 300 نيوتن.

تعتمد "شدة مجال الجاذبية" (g) على مدى قرب الجسم من مركز الأرض:

• عند الاقتراب من المركز (مثل الهبوط في منجم): تزداد شدة مجال الجاذبية (g)، وبالتالي يزداد وزن الجسم.
• عند الابتعاد عن المركز (مثل صعود جبل أو الارتفاع في طائرة): تقل شدة مجال الجاذبية (g)، وبالتالي يقل وزن الجسم.

يوضح الجدول التالي كيف يتغير "وزن" جسم كتلته "١ كجم" بتغير "شدة مجال الجاذبية" (g) عند الارتفاع عن سطح الأرض.

الاستنتاج: كتلة الجسم (١ كجم) ثابتة لا تتغير، بينما وزنه "يقل" كلما ابتعدنا عن مركز الأرض بسبب "نقصان" شدة مجال الجاذبية.