مقدمه بحث مختصر عن قوى التجاذب
إن القوة يتم تعريفها في الفيزياء على أنها مؤثر يقوم بالتأثير على الاجسام فيتسبب في تغير حالة الجسم أو موضعه أو اتجاهه أو حركته ؛ فعلى سبيل المثال “ عندما تصدم كرة فإنها تتحرك منحرفة عن مسارها “ فإن القوة هي نسبة تغير “ كمية الحركة “ بالنسبة إلى الزمن .
قوى التجاذب
ان القوة هى كمية متجهة يكون لها مقدار و اتجاه مما يتسبب فى تعجيل الجسم بنسبة معينة ؛ و قد عرف العالم ارشميدس القوة فى القرن الثالث قبل الميلاد وقام العالم اسحاق نيوتن بتعليم مبادئ القوة الرياضية فى القرن السابع عشر ؛ و يتم قياس القوة بوحدة تسمى ب “ نيوتن “ .
و على حسب قانون نيوتن الثانى فإننا نقوم باستخدام المعادلة التالية : –
القوة = الكتلة × التسارع .
و على سبيل المثال : –
ان كان لدينا كتلة بالكيلوجرام تؤثر عليها قوة تنتج من الجاذبية الارضية لها ؛ مع العلم ان عجلة الجاذبية الارضية تساوى 9.8 متر / ثانية تربيع ؛ فيمكن القيام بحساب قوة التجاذب بينها وبين الأرض :
قوة التجاذب = وزن الجسم = 9.8 × الكتلة “ كيلو جرام .متر / ثانية تربيع “ أو نيوتن ؛ وأن قوة التجاذب على الأرض هي ما نطلق عليه “ الوزن “ .
فى الفيزياء يتم التفريق بين كل من الكتلة و الوزن ؛ فيتم قياس الكتلة بالكيلوجرام ؛ و يتم قياس الوزن بالكيلو جرام . متر / ثانية تربيع “ ؛ و مجازا فى الحياة اليومية نقوم باستخدام وحدة الكيلو جرام الوزن ولكن هذا خطأ ؛ و لكن الكتلة هى من تقاس بالكيلو جرام و لا تتغير .
على سبيل المثال : –
كرة من الحديد كتلتها = 6 كيلوجرام ؛ فإننا نقول مجازا ان وزنها 6 كيلوجرام ؛ و إذا قمنا بوزن الكرة على القمر فإنها سوف تزن “ 1/6 “ وزنها على الأرض ؛ حيث ان جاذبية القمر تبلغ حوالى 1/6 من جاذبية الارض .
أما كتلة الكرة فإنها ثابتة في كل من القمر و الارض ؛ و ان وزن الجسم يتغير على حسب الكوكب الموجود به “ الأرض ؛ المريخ ؛ القمر “ و على حسب قوة جاذبية الكوكب ؛ أما الكتلة فإنها ثابتة لا تتغير .
ان وحدة القوة هى “ النيوتن “ تكون مساوية ل “ كيلوجرام . متر / ثانية تربيع “ ؛ كما أن القوة ايضا هى نسبة الزخم اى كمية حركة الجسم و تساوى كتلة الجسم فى سرعته .
*اقرا ايضا بحث عن الضوء وطاقة الكم ثاني ثانوي
مفهوم القوة قبل نيوتن
قديما كان مفهوم القوة يرتبط بعمل الآلات البسيطة ؛ فمن المزايا الميكانيكية للآلات البسيطة انها تسمح لك بالقيام بنفس العمل من خلال استخدام قوة أقل ؛ وقد قام العالم ارشميدس بتحليل خصائص تلك القوى و قد اشتهر بصياغة ما يخص قوى الطفو فى السوائل .
قام العالم أرسطو بتقديم مناقشة فلسفية لمفهوم القوة ؛ فإن من وجهة نظره أن العالم الطبيعي يضم 4 عناصر و أن لكل عنصر حالة طبيعية ؛ وقد اعتقد فى ان الحالة الطبيعية للعناصر ذات الكتلة هى ان تكون عديمة الحركة و موجودة على الأرض ؛ وأنها تميل لهذه الحالة ان تركت وشأنها .
قد فرق أرسطو بين الميل الداخلي للعناصر لكى تجد مكانها الطبيعي مثل “ السقوط الأجسام الثقيلة وهو ما يؤدى إلى الحركة الطبيعية و الحركة الغير طبيعية التي تلزم التطبيق المستمر للقوة .
الميكانيكا النيوتونية
قد سعى العالم اسحاق نيوتن الى تحقيق قانون يقوم بوصف حركة جميع الأجسام بالاستناد إلى عطالته “ القصور الذاتى “ و القوة التى تؤثر عليه ؛ و بذلك قام بتطبيق قوانين الانحفاظ .
و في عام 1687 م قام بإصدار كتابه “ كتاب الأصول الرياضية للفلسفة الطبيعية “ وقد احتوى الكتاب على القوانين الثلاثة للحركة ؛ والتي لا تزال مستخدمة إلى الآن فى وصف القوى المؤثرة فيزيائيا .
قانون نيوتن الاول
و أن القانون ينص على ( الجسم الساكن يظل ساكنا ما لم تؤثر عليه قوة تقوم بتحريكه ؛ و كذلك فإن الجسم المتحرك يظل متحرك بسرعته ما لم تؤثر عليه قوة خارجية ) .
قانون نيوتن الثاني
و ينص على ( أن الجسم ذو الكتلة “ ك “ و تحت تأثير قوة “ ق “ يقوم باكتساب تسارع “ ع “ وفقا للقانون الاتى : ق = ك × ع ؛ و أن كل من القوة و التسارع كميات متجهة و الكتلة تكون كمية غير متجهة ) .
قانون نيوتن الثالث
وينص القانون على ( أن أي قوة تقوم بالتأثير على جسم ما فإن الجسم يقوم بالتاثير بقوة اخرى مساوية له فى المقدار و عكسها فى الاتجاه ) .
تراكيب القوى
ينص مبدأ تراكب القوى على أنه إن علمت مجموعة من القوى “ ق 1 ؛ ق 2 ؛ ق 3 …..” على جسم و فى نفس الاتجاه فإن القوة المحصلة الناتجة تساوي مجموع هذه القوى حيث ق = ق 1 + ق 2 + ق 3 .
و إن كانت القوتان متساويتان و فى اتجاهين متضادين تعملان على نقطة معينة ؛ فإن محصلتها تكون مساوية للصفر و فى هذه الحالة نقول ان القوتان متوازيتان .
و ان علمت قوتان مختلفتان و في اتجاهين متضادين فإن محصلة القوة تكون هى محصلة طرحهما و مساوية لحاصل ضرب القوى الصغيرة من القوة الكبيرة ؛ و تكون القوة الناتجة فى اتجاه القوة الكبيرة ؛ ق = ق 1 – ق 2 .
و ان علمت نقطتان مختلفة في الاتجاه وعلى نقطة واحدة فإننا نحصل على قيمة واتجاه المحصلة من خلال القيام برسم متوازى أضلاع القوى لهم و نقوم برسمهما ب مقياس رسم ثابت .
بحيث أن طول السهم الاول يكون معبرا عن القوة الاولى و اتجاهها و من نقطة التأثير نقوم برسم سهم ثاني متساويا فى الطول لقيمة القوة مع الأخذ فى الاعتبار قيمة الزاوية بينهم ؛ ثم نقوم برسم موازى من طرف السهم الاول و موازية للقوة الثانية و نرسم موازيا من طرف القوة الثانية موازية للقوة الأولى .
بذلك نتمكن من الحصول على متوازى أضلاع القوى ؛ و فيه يتمثل المحور الواصل بين نقطة التأثير للقوتين و النقطة المقابلة لها على متوازى أضلاع القوى و هو “ محصلة القوة “ وأن طول المحور هو مقدار المحصلة و اتجاه المحور هو اتجاه المحصلة .
و ان علمت ان 3 قوى فى نقطة فمن الممكن القيام بتعيين محصلتهما بسهولة من خلال رسم متوازي أضلاع القوى إلى اثنين من القوى اولا ثم نحصل على محصلتهما ؛ ثم نقوم برسم المحصلة التى حصلنا عليها للقوتين مع سهم القوى للثالثة فنستطيع أن نحصل على محصلة الثلاث قوى .
تحليل القوى
ان قوة الجاذبية “ ج “ تعمل الى الاسفل و تتساوى مع القوة المضادة لوح الأفقي ؛ فإن الحال لا يكون ذلك فى حالة جسم موضوع على السطح المائل ؛ وأن قوة الجاذبية الكتلة تعمل في الاتجاه الرئيسي .
من الممكن القيام بتحليل هذه القوى الى جزئين : –
( مركبة فى الاتجاه العمودى على السطح ق 2 ) ؛ ( مركبة ق 1 فى الاتجاه الموازى للسطح المائل ) ؛ و إن زادت القوة ق 1 عن قوة الاحتكاك بين كل من الجسم و السطح فان الجسم ينزلق متسارعا على السطح و يسقط ؛ و ان هذا يعتمد على زاوية ميل ألفا السطح الموضوع على الجسم ؛ و يتم تطبيق المعادلة الناتجة من تحليل القوة ق 1 + ق 2 = ج .
القوى الأساسية
ان كل القوى فى الكون تنتمى الى 4 قوى رئيسية و هما : –
تأثير قوى و تأثير ضعيف و هما يقوم بالتأثير على الجسيمات دون الذرية ؛ و تقوم بالربط بين البروتونات و النيترونات فى داخل نواة الذرة ؛ و ان هاتان القوتان تقومان بالعمل على مسافات قصيرة جدا “ داخل النواة الذرية “ .
القوى الكهرومغناطيسية التى تقوم بالتأثير على الشحنات الكهربائية وقوى الجاذبية التي تعتمد على الكتلة و تقوم بالتأثير بين الشحنات الكهربائية ؛ قوة الجاذبية و التى تعتمد على الكتلة و تقوم بالتأثير على الاجسام ؛ فان القوتان الأخيرتان تقوم بالتأثير على مسافات كبيرة و ان شدتها تقل بشكل عكسي مع مربع المسافة بين جسمين و شحنتين .
و ان قوة الجاذبية تكون مالوفة لنا فهى التى تقوم بالربط بين الكواكب و الشمس ؛ كما تقوم بالربط بين النجوم و تشكيل كل من المجرات وعناقيد المجرات و الكون بأكمله .
نحن نشعر بقوة الجاذبية على الأرض و نحتاج الى الصواريخ القوية لكى نصل الى الفضاء والقيام بمغادرة الأرض ؛ و إن قمنا بالصعود الى محطة الفضاء الدولية فإن الأرض تحتفظ بينا أيضا ؛ حيث تجعلنا ندور فى مدار يكون حولها .
الجاذبية
قام جاليلو بإثبات أن تسارع الجسم الساقط يكون ثابت بغض النظر عن كتله الجسم ؛ وحاليا يتم تسمية هذا التسارع الذي ينتج من الجاذبية الارضية ب “ ج “ و أن قيمته تساوى “ 9.81 متر / ثانية تربيع “ عند مستوى سطح البحر “ و ان اتجاه يشير الى مركز الارض .
إن هذا يعني أن “ قوة الجاذبية التي تقوم بالتأثير على جسم ما تتناسب طرديا مع كتلة الجسم ؛ أي أنه جسم له كتلة ك سوف يقوم بالخضوع الى القانون الاتى : ق = ك × ج “ .
و أن هذا يعني أن قوة جذب الارض للاجسام هي من تقوم باعطائها الوزن ؛ اى الثقل الذي نشعر به عند محاولتنا لرفع جسم ما .
خاتمة قصيرة عن قوى التجاذب
ان الجاذبية هى عبارة عن ميل الكتل للتحرك الى بعضها البعض ؛ حيث ان الجسم الذي يكون له كتلة أكبر تكون له الجاذبية الأكبر ؛ مثل جاذبية الشمس لباقي الكواكب .