قوى الجاذبية هي واحدة من الأنواع الأربعة الرئيسية للقوى 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. إن قوة الجذب من الأرض معروفة منذ العصور القديمة. ومع ذلك ، مرت قرون كاملة قبل أن يخمن الإنسان أن هذا النوع من التفاعل لا يحدث فقط بين الأرض وأي جسم ، ولكن أيضًا بين الكائنات المختلفة. أول من فهم كيفية عمل قوى الجاذبية كان الفيزيائي الإنجليزي أ. نيوتن. كان هو الذي استنتج قانون الجاذبية الكونية المعروف الآن.
صيغة قوة الجاذبية
قرر نيوتن تحليل القوانين التي تتحرك بموجبها الكواكب في النظام. ونتيجة لذلك توصل إلى استنتاج مفاده أن دوران السماويةالأجسام حول الشمس ممكنة 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=f x (m1x m2) / r2، حيث:
- m1 ، m2هي كتل جسدين ؛
- r - المسافة بينهما في خط مستقيم ؛
- f هو ثابت الجاذبية ، وقيمته 6.668 x 10-8cm3/ g x sec 2.
وبالتالي ، يمكن القول أن أي جسمين ينجذبان إلى بعضهما البعض. عمل قوة الجاذبية في حجمها يتناسب طرديًا مع كتل هذه الأجسام ويتناسب عكسيًا مع المسافة بينها 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 ، كم عدد النقاط التي يجب أخذها للحساب؟ كما ترى ، الأمر ليس بهذه البساطة.
و لو راعينا (من وجهة نظر الرياضيات) تلك النقطةليس له أبعاد ، فإن هذا الوضع يبدو ميؤوسًا منه تمامًا. لحسن الحظ ، توصل العلماء إلى طريقة لإجراء الحسابات في هذه الحالة. يستخدمون جهاز حساب التفاضل والتكامل. جوهر الطريقة هو أن الكائن ينقسم إلى عدد لا حصر له من المكعبات الصغيرة ، تتركز كتلتها في مراكزها. ثم يتم وضع معادلة 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 هذه التقنية ، تم الحصول على بعض الاستنتاجات المهمة.
- إذا كان الجسم 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 أيضًا.
- عندما تتميز كثافة كائن ما بالتناظر الكروي المركزي ، فإنه يتفاعل مع كائنات أخرى كما لو كانت كتلته بأكملها في نقطة التناظر. وبالتالي ، إذا أخذنا كرة مجوفة (على سبيل المثال ، كرة قدم) أو عدة كرات متداخلة مع بعضها البعض (مثل دمى ماتريوشكا) ، فسوف تجذب أجسادًا أخرى بنفس الطريقة التي تجذب بها النقطة المادية ، مع كتلتها الإجمالية وتقع في المركز.
