« الفيزياء - الصف العاشر"

لماذا يتحرك القمر حول الأرض؟
ماذا يحدث لو توقف القمر؟
لماذا تدور الكواكب حول الشمس؟

ناقش الفصل الأول بالتفصيل أن الكرة الأرضية تضفي على جميع الأجسام القريبة من سطح الأرض نفس التسارع - تسارع الجاذبية. لكن إذا كانت الكرة تضفي تسارعًا على الجسم، فإنها، وفقًا لقانون نيوتن الثاني، تؤثر على الجسم ببعض القوة. تسمى القوة التي تؤثر بها الأرض على الجسم جاذبية. أولا سوف نجد هذه القوة، وبعد ذلك سننظر في قوة الجاذبية العالمية.

يتم تحديد التسارع في القيمة المطلقة من قانون نيوتن الثاني:

بشكل عام، يعتمد ذلك على القوة المؤثرة على الجسم وكتلته. وبما أن تسارع الجاذبية لا يعتمد على الكتلة، فمن الواضح أن قوة الجاذبية يجب أن تكون متناسبة مع الكتلة:

والكمية الفيزيائية هي تسارع الجاذبية، وهي ثابتة لجميع الأجسام.

استنادًا إلى الصيغة F = mg، يمكنك تحديد طريقة بسيطة ومريحة عمليًا لقياس كتلة الأجسام من خلال مقارنة كتلة جسم معين بوحدة الكتلة القياسية. النسبة بين كتلتي الجسمين تساوي نسبة قوى الجاذبية المؤثرة على الجسمين:

وهذا يعني أن كتل الأجسام تكون متساوية إذا كانت قوى الجاذبية المؤثرة عليها متساوية.

وهذا هو الأساس لتحديد الكتل عن طريق الوزن على الميزان الزنبركي أو الميزان الرافعة. من خلال التأكد من أن قوة ضغط الجسم على كفة الميزان، المساوية لقوة الجاذبية المطبقة على الجسم، متوازنة مع قوة ضغط الأوزان على كفة ميزان أخرى، مساوية لقوة الجاذبية المطبقة على الجسم. بالأوزان، وبذلك نحدد كتلة الجسم.

لا يمكن اعتبار قوة الجاذبية المؤثرة على جسم معين بالقرب من الأرض ثابتة إلا عند خط عرض معين بالقرب من سطح الأرض. فإذا تم رفع الجسم أو نقله إلى مكان على ارتفاع مختلف، فإن تسارع الجاذبية، وبالتالي قوة الجاذبية، سوف يتغير.

قوة الجاذبية العالمية.

كان نيوتن أول من أثبت بشكل صارم أن سبب سقوط الحجر على الأرض وحركة القمر حول الأرض والكواكب حول الشمس هي نفسها. هذا قوة الجاذبية العالمية، يتصرف بين أي الهيئات في الكون.

توصل نيوتن إلى استنتاج مفاده أنه لولا مقاومة الهواء، لكان مسار الحجر الذي تم إلقاؤه منه جبل مرتفع(الشكل 3.1) بسرعة معينة، يمكن أن يصبح بحيث لا يصل أبدًا إلى سطح الأرض على الإطلاق، ولكنه سيتحرك حوله بنفس الطريقة التي تصف بها الكواكب مداراتها في الفضاء السماوي.

وجد نيوتن هذا السبب وتمكن من التعبير عنه بدقة في صيغة واحدة - قانون الجاذبية العامة.

بما أن قوة الجاذبية العالمية تعطي نفس التسارع لجميع الأجسام بغض النظر عن كتلتها، فيجب أن تكون متناسبة مع كتلة الجسم الذي تؤثر عليه:

"الجاذبية موجودة لجميع الأجسام بشكل عام وتتناسب مع كتلة كل منها... كل الكواكب تنجذب نحو بعضها البعض..." إ. نيوتن

ولكن بما أن الأرض، على سبيل المثال، تؤثر على القمر بقوة تتناسب مع كتلة القمر، فإن القمر، وفقًا لقانون نيوتن الثالث، يجب أن يؤثر على الأرض بنفس القوة. علاوة على ذلك، يجب أن تكون هذه القوة متناسبة مع كتلة الأرض. إذا كانت قوة الجاذبية عالمية حقًا، فيجب أن تؤثر القوة من جانب جسم معين على أي جسم آخر بما يتناسب مع كتلة هذا الجسم الآخر. وبالتالي فإن قوة الجاذبية يجب أن تكون متناسبة مع حاصل ضرب كتل الأجسام المتفاعلة. ومن هنا تأتي صياغة قانون الجاذبية العالمية.

قانون الجاذبية الكونية:

إن قوة التجاذب المتبادل بين جسمين تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كتلتي هذين الجسمين وعكسيا مع مربع المسافة بينهما:

يسمى عامل التناسب G ثابت الجاذبية.

ثابت الجاذبية يساوي عددياً قوة الجذب بين نقطتين ماديتين وزن كل منهما 1 كجم، إذا كانت المسافة بينهما 1 م، وبالفعل مع الكتل م 1 = م 2 = 1 كجم والمسافة ص = 1 م، نحصل عليها G = F (عدديًا).

ويجب أن يؤخذ في الاعتبار أن قانون الجاذبية العالمية (3.4) كقانون عالمي صالح للنقاط المادية. في هذه الحالة، يتم توجيه قوى تفاعل الجاذبية على طول الخط الذي يربط هذه النقاط (الشكل 3.2، أ).

يمكن إثبات أن الأجسام المتجانسة على شكل كرة (حتى لو لم يكن من الممكن اعتبارها نقاطًا مادية، الشكل 3.2، ب) تتفاعل أيضًا مع القوة التي تحددها الصيغة (3.4). في هذه الحالة، r هي المسافة بين مراكز الكرات. تقع قوى التجاذب المتبادل على خط مستقيم يمر بمراكز الكرات. تسمى هذه القوى مركزي. الأجسام التي نعتبرها عادةً تسقط على الأرض لها أبعاد أصغر بكثير من نصف قطر الأرض (R ≈ 6400 كم).

ويمكن اعتبار مثل هذه الأجسام، بغض النظر عن شكلها، نقاطا مادية وتحديد قوة جاذبيتها للأرض باستخدام القانون (3.4)، مع الأخذ في الاعتبار أن r هي المسافة من جسم معين إلى مركز الأرض.

الحجر الذي تم إلقاؤه على الأرض سوف ينحرف تحت تأثير الجاذبية عن طريق مستقيم، وبعد أن وصف مسارًا منحنيًا، سوف يسقط أخيرًا على الأرض. إذا رميتها بسرعة أعلى، فسوف تسقط أكثر." أنا نيوتن

تحديد ثابت الجاذبية.

الآن دعونا نتعرف على كيفية العثور على ثابت الجاذبية. أولًا، لاحظ أن G له اسم محدد. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الوحدات (وبالتالي الأسماء) لجميع الكميات المدرجة في قانون الجاذبية العالمية قد تم تحديدها بالفعل في وقت سابق. يمنح قانون الجاذبية علاقة جديدة بين الكميات المعروفة بأسماء معينة للوحدات. ولهذا السبب تبين أن المعامل هو كمية مسماة. باستخدام صيغة قانون الجاذبية العالمية، من السهل العثور على اسم وحدة ثابت الجاذبية في SI: N m 2 /kg 2 = m 3 / (kg s 2).

لتحديد كمية G، من الضروري تحديد جميع الكميات المدرجة في قانون الجاذبية العامة بشكل مستقل: الكتل والقوة والمسافة بين الأجسام.

وتكمن الصعوبة في أن قوى الجاذبية بين الأجسام ذات الكتل الصغيرة صغيرة للغاية. ولهذا السبب فإننا لا نلاحظ انجذاب أجسادنا للأشياء المحيطة وانجذاب الأشياء المتبادل لبعضها البعض، على الرغم من أن قوى الجاذبية هي الأكثر عالمية بين جميع القوى في الطبيعة. شخصان كتلتهما 60 كجم على مسافة 1 متر من بعضهما البعض ينجذبان بقوة تبلغ حوالي 10 -9 نيوتن فقط. لذلك، لقياس ثابت الجاذبية، هناك حاجة إلى تجارب دقيقة إلى حد ما.

تم قياس ثابت الجاذبية لأول مرة من قبل الفيزيائي الإنجليزي ج. كافنديش في عام 1798 باستخدام أداة تسمى ميزان الالتواء. يظهر الرسم التخطيطي لتوازن الالتواء في الشكل 3.3. يتم تعليق كرسي هزاز خفيف ذو وزنين متطابقين في الأطراف من خيط مرن رفيع. تم تثبيت كرتين ثقيلتين في مكان قريب. تعمل قوى الجاذبية بين الأوزان والكرات الثابتة. تحت تأثير هذه القوى، يقوم الكرسي المتأرجح بتدوير الخيط ولفه حتى تصبح القوة المرنة الناتجة مساوية لقوة الجاذبية. من خلال زاوية الالتواء يمكنك تحديد قوة الجذب. للقيام بذلك، ما عليك سوى معرفة الخصائص المرنة للخيط. وكتل الأجسام معروفة، ويمكن قياس المسافة بين مراكز الأجسام المتفاعلة مباشرة.

ومن هذه التجارب تم الحصول على القيمة التالية لثابت الجاذبية:

غ = 6.67 10 -11 ن م 2 / كغ 2.

فقط في حالة تفاعل الأجسام ذات الكتلة الهائلة (أو على الأقل كتلة أحد الأجسام كبيرة جدًا) تصل قوة الجاذبية ذات أهمية كبيرة. على سبيل المثال، تنجذب الأرض والقمر لبعضهما البعض بقوة F ≈ 2 10 20 N.

الاعتماد على تسارع السقوط الحر للأجسام على خطوط العرض الجغرافية.

ومن أسباب زيادة تسارع الجاذبية عندما تتحرك النقطة التي يقع فيها الجسم من خط الاستواء إلى القطبين هو أن الكرة الأرضية مسطحة بعض الشيء عند القطبين وتكون المسافة من مركز الأرض إلى سطحها عند القطبين أقل مما هو عليه عند خط الاستواء. سبب آخر هو دوران الأرض.

المساواة بين كتلتي القصور الذاتي والجاذبية.

إن الخاصية الأكثر إثارة للدهشة لقوى الجاذبية هي أنها تعطي نفس التسارع لجميع الأجسام، بغض النظر عن كتلتها. ماذا تقول عن لاعب كرة قدم يتم تسريع ركلته بالتساوي بواسطة كرة جلدية عادية ووزن يبلغ رطلين؟ سيقول الجميع أن هذا مستحيل. لكن الأرض هي مجرد "لاعب كرة قدم استثنائي" مع الفارق الوحيد أن تأثيرها على الأجسام ليس من طبيعة ضربة قصيرة المدى، بل يستمر بشكل مستمر لمليارات السنين.

في نظرية نيوتن، الكتلة هي مصدر مجال الجاذبية. نحن في مجال الجاذبية الأرضية. في الوقت نفسه، نحن أيضًا مصادر لمجال الجاذبية، ولكن نظرًا لحقيقة أن كتلتنا أقل بكثير من كتلة الأرض، فإن مجالنا أضعف بكثير ولا تتفاعل معه الأجسام المحيطة.

إن الخاصية الاستثنائية لقوى الجاذبية، كما قلنا سابقًا، تفسر بحقيقة أن هذه القوى تتناسب مع كتلتي كلا الجسمين المتفاعلين. تحدد كتلة الجسم، المدرجة في قانون نيوتن الثاني، خصائص القصور الذاتي للجسم، أي قدرته على اكتساب تسارع معين تحت تأثير قوة معينة. هذا كتلة خاملةم و.

يبدو، ما العلاقة التي يمكن أن تربطها بقدرة الأجسام على جذب بعضها البعض؟ الكتلة التي تحدد قدرة الأجسام على جذب بعضها البعض هي كتلة الجاذبية م ص.

لا يستنتج على الإطلاق من ميكانيكا نيوتن أن كتلتي القصور الذاتي والجاذبية هي نفسها، أي أن

م و = م ص . (3.5)

المساواة (3.5) هي نتيجة مباشرة للتجربة. هذا يعني أنه يمكننا ببساطة التحدث عن كتلة الجسم كمقياس كمي لخصائصه بالقصور الذاتي والجاذبية.

قوى الجاذبية. قانون الجاذبية الكونية. جاذبية.

يُطلق على التفاعل المميز لجميع أجسام الكون والذي يتجلى في انجذابها المتبادل لبعضها البعض الجاذبيةوظاهرة الجاذبية الكونية نفسها جاذبية .

تفاعل الجاذبيةيتم تنفيذها من خلال نوع خاص من المادة يسمى مجال الجاذبية.

قوى الجاذبية (قوى الجاذبية)تنتج عن التجاذب المتبادل بين الأجسام ويتم توجيهها على طول الخط الذي يربط النقاط المتفاعلة.

حصل نيوتن على التعبير عن قوة الجاذبية عام 1666 عندما كان عمره 24 عامًا فقط.

قانون الجاذبية: ينجذب جسمان إلى بعضهما البعض بقوة تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كتلتيهما وعكسيا مع مربع المسافة بينهما:

ويسري القانون بشرط أن تكون أحجام الجثث ضئيلة مقارنة بالمسافات بينها. كما يمكن استخدام الصيغة لحساب قوى الجاذبية العالمية، للأجسام الكروية، لجسمين أحدهما كرة والآخر نقطة مادية.

يسمى معامل التناسب G = 6.68·10 -11 ثابت الجاذبية.

المعنى الجسديثابت الجاذبية هو أنه يساوي عدديًا القوة التي ينجذب بها جسمان يزن كل منهما 1 كجم، ويقعان على مسافة 1 متر من بعضهما البعض.

جاذبية

تسمى القوة التي تجذب بها الأرض الأجسام القريبة جاذبية ، ومجال الجاذبية الأرضية هو مجال الجاذبية .

يتم توجيه قوة الجاذبية إلى الأسفل، نحو مركز الأرض. ويمر في الجسم بنقطة تسمى مركز الثقل. يقع مركز ثقل الجسم المتجانس الذي له مركز تناظر (كرة، لوحة مستطيلة أو مستديرة، أسطوانة، إلخ) في هذا المركز. علاوة على ذلك، قد لا يتطابق مع أي من نقاط جسم معين (على سبيل المثال، بالقرب من الحلقة).

في الحالة العامة، عندما يكون من الضروري العثور على مركز ثقل أي جسم غير منتظم الشكل، ينبغي أن ننطلق من النمط التالي: إذا كان الجسم معلقاً على خيط متصل بشكل متسلسل بنقاط مختلفة من الجسم، فإن الاتجاهات سيتقاطع الخيط المميز عند نقطة واحدة، وهي بالتحديد مركز ثقل هذا الجسم.

يتم تحديد معامل الجاذبية باستخدام قانون الجاذبية العامة ويتم تحديده بالصيغة:

F t = ملغ، (2.7)

حيث g هو تسارع السقوط الحر للجسم (g=9.8 م/ث 2 ≈10 م/ث 2).

وبما أن اتجاه تسارع السقوط الحر g يتزامن مع اتجاه الجاذبية F t، فيمكننا إعادة كتابة المساواة الأخيرة في الصورة

من (2.7) يترتب على ذلك أن نسبة القوة المؤثرة على جسم كتلته m عند أي نقطة في المجال إلى كتلة الجسم تحدد تسارع الجاذبية عند نقطة معينة في المجال.

بالنسبة للنقاط الواقعة على ارتفاع h من سطح الأرض، فإن تسارع السقوط الحر للجسم يساوي:

(2.8)

حيث RZ هو نصف قطر الأرض؛ MZ - كتلة الأرض؛ h هي المسافة من مركز ثقل الجسم إلى سطح الأرض.

ويترتب على هذه الصيغة أن،

أولاً، فإن تسارع السقوط الحر لا يعتمد على كتلة الجسم وحجمه،

ثانيًافمع زيادة الارتفاع عن الأرض، يقل تسارع السقوط الحر. على سبيل المثال، على ارتفاع 297 كم، اتضح أنها ليست 9.8 م/ث 2، ولكن 9 م/ث 2.

ويعني انخفاض تسارع الجاذبية أن قوة الجاذبية تتناقص أيضًا مع زيادة الارتفاع فوق الأرض. كلما بعد الجسم عن الأرض كلما ضعفت جاذبيته له.

ومن الصيغة (1.73) يتضح أن g يعتمد على نصف قطر الأرض R z.

ولكن بسبب تفلطح الأرض في أماكن مختلفةلديه معنى مختلف: يقل كلما انتقلنا من خط الاستواء إلى القطب. عند خط الاستواء، على سبيل المثال، يساوي 9.780 م/ث 2، وعند القطب - 9.832 م/ث 2. بالإضافة إلى ذلك، قد تختلف قيم g المحلية عن متوسط ​​قيم g av بسبب البنية غير المتجانسة للقشرة الأرضية وباطن الأرض، والسلاسل الجبلية والمنخفضات، وكذلك الرواسب المعدنية. يسمى الفرق بين قيم g و g cf

بأي قانون ستشنقوني؟
- ونشنق الجميع وفق قانون واحد وهو قانون الجاذبية العالمية.

قانون الجاذبية

ظاهرة الجاذبية هي قانون الجذب العام. يؤثر جسمان على بعضهما البعض بقوة تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بينهما وتتناسب طرديا مع حاصل ضرب كتلتيهما.

رياضيا يمكننا التعبير عن هذا القانون العظيم بالصيغة

تعمل الجاذبية على مسافات شاسعة في الكون. لكن نيوتن جادل بأن جميع الأشياء تنجذب بشكل متبادل. هل صحيح أن أي جسمين ينجذبان لبعضهما البعض؟ فقط تخيل، فمن المعروف أن الأرض تجذبك وأنت جالس على كرسي. لكن هل فكرت يومًا أن الكمبيوتر والفأرة ينجذبان لبعضهما البعض؟ أو قلم رصاص وقلم ملقاة على الطاولة؟ في هذه الحالة، نعوض بكتلة القلم وكتلة القلم الرصاص في الصيغة، ونقسمها على مربع المسافة بينهما، مع مراعاة ثابت الجاذبية، ونحصل على قوة تجاذبهما المتبادل. لكنها ستكون صغيرة جدًا (بسبب صغر كتل القلم الرصاص) بحيث لا نشعر بوجودها. إنها مسألة أخرى متى نحن نتحدث عنهعن الأرض والكرسي، أو الشمس والأرض. الكتل مهمة، مما يعني أنه يمكننا بالفعل تقييم تأثير القوة.

دعونا نتذكر تسارع السقوط الحر. وهذا هو تأثير قانون الجذب . تحت تأثير القوة، تتغير سرعة الجسم كلما أبطأ، كلما زادت كتلته. ونتيجة لذلك، تسقط جميع الأجسام على الأرض بنفس التسارع.

ما الذي يسبب هذه القوة الفريدة غير المرئية؟ اليوم أصبح وجود مجال الجاذبية معروفًا ومثبتًا. يمكنك معرفة المزيد عن طبيعة مجال الجاذبية في المواد الإضافية حول هذا الموضوع.

فكر في الأمر، ما هي الجاذبية؟ من أين هو؟ ما هذا؟ بالتأكيد لا يمكن أن ينظر الكوكب إلى الشمس ويرى مدى بعدها ويحسب المربع العكسي للمسافة وفق هذا القانون؟

اتجاه الجاذبية

هناك جسمان، فليكن الجسم A وB. الجسم A يجذب الجسم B. القوة التي يؤثر بها الجسم A على الجسم B وتتجه نحو الجسم A. أي أنه "يأخذ" الجسم B ويسحبه نحوه. نفسها. الجسم "ب" "يفعل" الشيء نفسه مع الجسم "أ".

كل جسم ينجذب إلى الأرض. "تأخذ" الأرض الجسد وتسحبه نحو مركزها. ولذلك، فإن هذه القوة ستكون دائمًا موجهة عموديًا إلى الأسفل، ويتم تطبيقها من مركز ثقل الجسم، وتسمى قوة الجاذبية.

الشيء الرئيسي الذي يجب تذكره

بعض طرق الاستكشاف الجيولوجي والتنبؤ بالمد والجزر، ومؤخراً حساب حركة الأقمار الصناعية والمحطات بين الكواكب. الحساب المسبق لمواقع الكواكب.

هل يمكننا إجراء مثل هذه التجربة بأنفسنا، وعدم تخمين ما إذا كانت الكواكب والأشياء تنجذب؟

جعلت هذه التجربة المباشرة كافنديش (هنري كافنديش (1731-1810) - فيزيائي وكيميائي إنجليزي)باستخدام الجهاز الموضح في الشكل. كانت الفكرة هي تعليق قضيب يحتوي على كرتين على خيط كوارتز رفيع جدًا ثم إحضار كرتين كبيرتين من الرصاص باتجاههما من الجانب. سيؤدي جذب الكرات إلى تحريف الخيط قليلاً - قليلاً، لأن قوى الجذب بين الأشياء العادية ضعيفة جدًا. وبمساعدة هذا الجهاز، تمكن كافنديش من قياس القوة والمسافة وحجم كلتا الكتلتين بشكل مباشر، وبالتالي تحديد ثابت الجاذبية G.

الاكتشاف الفريد لثابت الجاذبية G، الذي يميز مجال الجاذبية في الفضاء، جعل من الممكن تحديد كتلة الأرض والشمس والأجرام السماوية الأخرى. ولذلك، أطلق كافنديش على تجربته اسم "وزن الأرض".

ومن المثير للاهتمام أن قوانين الفيزياء المختلفة لها بعض السمات المشتركة. دعنا ننتقل إلى قوانين الكهرباء (قوة كولوم). كما أن القوى الكهربائية تتناسب عكسيًا مع مربع المسافة، ولكن بين الشحنات، وينشأ الفكر لا إراديًا أن هناك معنى عميقًا مخفيًا في هذا النمط. حتى الآن، لم يتمكن أحد من تصور الجاذبية والكهرباء كمظهرين مختلفين لنفس الجوهر.

وتتغير القوة هنا أيضًا عكسيًا مع مربع المسافة، لكن الفرق في حجم القوى الكهربائية وقوى الجاذبية ملفت للنظر. في محاولة لتحديد الطبيعة العامة للجاذبية والكهرباء، نكتشف تفوق القوى الكهربائية على قوى الجاذبية بحيث يصعب تصديق أن كلاهما لهما نفس المصدر. كيف يمكنك القول أن أحدهما أقوى من الآخر؟ بعد كل شيء، كل شيء يعتمد على الكتلة والشحنة. عند مناقشة مدى قوة تأثير الجاذبية، ليس من حقك أن تقول: "لنأخذ كتلة بهذا الحجم" لأنك تختارها بنفسك. ولكن إذا أخذنا ما تقدمه لنا الطبيعة نفسها (أرقامها ومقاييسها، التي لا علاقة لها ببوصاتنا أو سنواتنا أو مقاييسنا)، فسنكون قادرين على المقارنة. نحن نأخذ جسيمًا أوليًا مشحونًا، مثل الإلكترون. جسيمان أوليان، إلكترونين، بسبب شحنة كهربائيةيتنافر كل منهما مع الآخر بقوة تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بينهما، وبسبب الجاذبية ينجذبان إلى بعضهما البعض مرة أخرى بقوة تتناسب عكسيا مع مربع المسافة.

سؤال: ما نسبة قوة الجاذبية إلى القوة الكهربائية؟ الجاذبية هي التنافر الكهربائي كما هو الحال مع الرقم الذي يحتوي على 42 صفراً. وهذا يسبب حيرة عميقة. من أين يمكن أن يأتي هذا العدد الضخم؟

يبحث الناس عن هذا المعامل الضخم في الظواهر الطبيعية الأخرى. إنهم يجربون كل أنواع الأعداد الكبيرة، وإذا كنت بحاجة إلى رقم كبير، فلماذا لا تأخذ، على سبيل المثال، نسبة قطر الكون إلى قطر البروتون - ومن المدهش أن هذا أيضًا رقم به 42 صفرًا. فيقولون: ربما هذا المعامل يساوي نسبة قطر البروتون إلى قطر الكون؟ هذه فكرة مثيرة للاهتمام، ولكن مع توسع الكون تدريجيًا، يجب أن يتغير ثابت الجاذبية أيضًا. ورغم أن هذه الفرضية لم يتم دحضها بعد، إلا أنه ليس لدينا أي دليل لصالحها. على العكس من ذلك، تشير بعض الأدلة إلى أن ثابت الجاذبية لم يتغير بهذه الطريقة. ولا يزال هذا العدد الهائل لغزا حتى يومنا هذا.

كان على أينشتاين أن يعدل قوانين الجاذبية بما يتوافق مع مبادئ النسبية. ينص أول هذه المبادئ على أنه لا يمكن التغلب على المسافة x على الفور، بينما وفقًا لنظرية نيوتن، تؤثر القوى على الفور. كان على أينشتاين أن يغير قوانين نيوتن. هذه التغييرات والتوضيحات صغيرة جدًا. أحدهما هو: بما أن الضوء لديه طاقة، والطاقة تعادل الكتلة، وجميع الجماهير تنجذب، فإن الضوء ينجذب أيضًا، وبالتالي، يجب أن ينحرف عند مروره بالشمس. هذه هي الطريقة التي يحدث بها الأمر في الواقع. كما تم تعديل قوة الجاذبية بشكل طفيف في نظرية أينشتاين. لكن هذا التغيير الطفيف في قانون الجاذبية يكفي لتفسير بعض المخالفات الواضحة في حركة عطارد.

تخضع الظواهر الفيزيائية في العالم الصغير لقوانين مختلفة عن الظواهر الموجودة في العالم على نطاق واسع. السؤال الذي يطرح نفسه: كيف تتجلى الجاذبية في عالم المقاييس الصغيرة؟ سوف تجيب عليه نظرية الكم للجاذبية. لكن لا توجد نظرية كمومية للجاذبية حتى الآن. لم ينجح الناس بعد في إنشاء نظرية للجاذبية تتوافق تمامًا مع مبادئ ميكانيكا الكم ومع مبدأ عدم اليقين.

بين أي أجسام في الطبيعة توجد قوة جذب متبادل تسمى قوة الجاذبية العالمية(أو قوى الجاذبية).

جاذبية (اكتشفه إسحاق نيوتن عام 1682. عندما كان لا يزال في الثالثة والعشرين من عمره، اقترح أن القوى التي تبقي القمر في مداره هي من نفس طبيعة القوى التي تجعل التفاحة تسقط على الأرض.ملغ ) يتم توجيهه عموديا بدقة; اعتمادًا على المسافة إلى سطح الكرة الأرضية، يختلف تسارع الجاذبية. وعند سطح الأرض عند خطوط العرض الوسطى تبلغ قيمته حوالي 9.8 م/ث 2 . عندما تبتعد عن سطح الأرض زيتناقص.

وزن الجسم (قوة الوزن) – هي القوة التي يعمل بها الجسمالدعم الأفقي أو يمتد التعليق.ومن المفترض أن الجسم بلا حراك بالنسبة للدعم أو التعليق.دع الجسم يستلقي على طاولة أفقية بلا حراك بالنسبة للأرض. تمت الإشارة إليه بالحرف ر.

يختلف وزن الجسم والجاذبية في الطبيعة: وزن الجسم هو مظهر من مظاهر عمل القوى بين الجزيئات، وقوة الجاذبية ذات طبيعة جاذبية.

إذا تسارع أ = 0 فإن الوزن يساوي القوة التي ينجذب بها الجسم إلى الأرض، وهي . [ف] = ن.

إذا كانت الحالة مختلفة فإن الوزن يتغير:

• إذا تسارع أ لا يساوي 0 ، ثم الوزن ف = ملغ - أماه (أسفل) أو ف = ملغ + أماه (أعلى)؛
• إذا سقط الجسم سقوطاً حراً أو تحرك بتسارع السقوط الحر، أي: أ =ز(الشكل 2)، فإن وزن الجسم يساوي 0 (ف = 0 ). تسمى حالة الجسم الذي يكون وزنه صفراً انعدام الوزن.

في انعدام الوزنهناك أيضًا رواد فضاء. في انعدام الوزنللحظة، تجد نفسك أيضًا عندما تقفز أثناء لعب كرة السلة أو الرقص.

تجربة منزلية: زجاجة بلاستيكيةمع وجود ثقب في الأسفل ويمتلئ بالماء. نحررها من أيدينا من ارتفاع معين. أثناء سقوط الزجاجة، لا يتدفق الماء من الحفرة.

وزن الجسم المتحرك بتسارع (في المصعد) يتعرض الجسم الموجود في المصعد لأحمال زائدة

يُطلق على القرنين السادس عشر والسابع عشر بحق واحدة من أكثر الفترات المجيدة في العالم في هذا الوقت حيث تم وضع الأسس إلى حد كبير، والتي بدونها لم يكن من الممكن تصور المزيد من التطوير لهذا العلم. لقد قام كوبرنيكوس، وجاليليو، وكبلر بعمل رائع في ترسيخ الفيزياء كعلم يمكنه الإجابة على أي سؤال تقريبًا. يقف في سلسلة كاملة من الاكتشافات قانون الجاذبية العالمية، الذي تنتمي صياغته النهائية إلى العالم الإنجليزي المتميز إسحاق نيوتن.

لا تكمن الأهمية الرئيسية لعمل هذا العالم في اكتشافه لقوة الجاذبية العالمية - فقد تحدث كل من جاليليو وكيبلر عن وجود هذه الكمية حتى قبل نيوتن، ولكن في حقيقة أنه كان أول من أثبت أن نفس القوى تعمل سواء على الأرض أو في الفضاء الخارجي، نفس قوى التفاعل بين الأجسام.

أكد نيوتن عمليًا وأثبت نظريًا حقيقة أن جميع الأجسام الموجودة في الكون تمامًا، بما في ذلك تلك الموجودة على الأرض، تتفاعل مع بعضها البعض. ويسمى هذا التفاعل بالجاذبية، بينما تسمى عملية الجاذبية العامة نفسها بالجاذبية.
ويحدث هذا التفاعل بين الأجسام بسبب وجود نوع خاص من المادة، على عكس غيرها، يسمى في العلم بمجال الجاذبية. هذا المجال موجود ويعمل حول أي جسم على الإطلاق، ولا توجد حماية منه، لأنه يتمتع بقدرة فريدة على اختراق أي مادة.

تعتمد قوة الجاذبية العالمية، التي تم تعريفها وصياغتها، بشكل مباشر على ناتج كتل الأجسام المتفاعلة، وتعتمد عكسيا على مربع المسافة بين هذه الأجسام. وبحسب رأي نيوتن، الذي تؤكده الأبحاث العملية بما لا يقبل الجدل، فإن قوة الجاذبية الكونية يتم إيجادها وفق الصيغة التالية:

في ذلك، هناك أهمية خاصة لثابت الجاذبية G، والذي يساوي تقريبًا 6.67*10-11(N*m2)/kg2.

إن قوة الجاذبية العالمية التي تنجذب بها الأجسام إلى الأرض هي حالة خاصة من قانون نيوتن وتسمى الجاذبية. في هذه الحالة يمكن إهمال ثابت الجاذبية وكتلة الأرض نفسها، وبالتالي فإن صيغة إيجاد قوة الجاذبية ستبدو كما يلي:

هنا g ليس أكثر من تسارع قيمته العددية تساوي تقريبًا 9.8 م/ث2.

لا يشرح قانون نيوتن العمليات التي تحدث مباشرة على الأرض فحسب، بل يجيب على العديد من الأسئلة المتعلقة ببنية الكل النظام الشمسي. وعلى وجه الخصوص، فإن قوة الجاذبية العالمية لها تأثير حاسم على حركة الكواكب في مداراتها. وقد قدم كيبلر وصفًا نظريًا لهذه الحركة، لكن تبريرها لم يصبح ممكنًا إلا بعد أن صاغ نيوتن قانونه الشهير.

لقد ربط نيوتن نفسه ظواهر الجاذبية الأرضية وخارج الأرض بـ مثال بسيط: عند إطلاق النار، فإنه لا يطير بشكل مستقيم، ولكن على طول مسار على شكل قوس. علاوة على ذلك، مع زيادة تهمة البارود وكتلة النواة، فإن الأخير سوف يطير أبعد وأبعد. أخيرًا، إذا افترضنا أنه من الممكن الحصول على الكثير من البارود وبناء مثل هذا المدفع بحيث تطير قذيفة المدفع حول الكرة الأرضية، فبعد أن قامت بهذه الحركة، لن تتوقف، ولكنها ستواصل حركتها الدائرية (الإهليلجية)، وتتحول إلى قوة اصطناعية ونتيجة لذلك فإن قوة الجاذبية العالمية هي نفسها في الطبيعة سواء على الأرض أو في الفضاء الخارجي.