ما هي العوامل المؤثرة في قوة جذب الأرض للأجسام
تتحدد قوة جذب الأرض للأجسام، أو الجاذبية الأرضية، بعاملين رئيسيين هما:
1. كتلة الجسم:
- تتناسب قوة الجاذبية الأرضية مع كتلة الجسم طرديًا.
- بمعنى آخر، كلما زادت كتلة الجسم، زادت قوة جذب الأرض له.
- على سبيل المثال، تجذب الأرض قمرًا ذا كتلة أكبر من كتلة صاروخ بقوة أكبر.
2. المسافة بين الجسم والأرض:
- تتناسب قوة الجاذبية الأرضية مع المسافة بين الجسم والأرض عكسيًا.
- بمعنى آخر، كلما ابتعد الجسم عن الأرض، قلت قوة جذب الأرض له.
- على سبيل المثال، تجذب الأرض قمرًا قريبًا منها بقوة أكبر من قمر بعيد عنها.
يمكن التعبير عن قوة الجاذبية الأرضية رياضيًا بقانون نيوتن للجاذبية العامة:
F = G * (m1 * m2) / r^2
حيث:
- F هي قوة الجاذبية الأرضية (نيوتن).
- G هو ثابت الجاذبية العامة (6.67430 × 10^-11 نيوتن متر مربع / كيلوجرام مربع).
- m1 هي كتلة الأرض (5.97237 × 10^24 كيلوجرام).
- m2 هي كتلة الجسم (بالكيلوجرام).
- r هي المسافة بين مركز كتلة الأرض ومركز كتلة الجسم (بالمتر).
عوامل أخرى تؤثر في قوة الجاذبية الأرضية:
- شكل الأرض:
- للأرض شكل كروي مفلطح قليلاً عند القطبين.
- يؤدي هذا الشكل إلى اختلاف طفيف في قوة الجاذبية الأرضية في مختلف أنحاء الكوكب.
- تكون قوة الجاذبية الأرضية أقوى عند القطبين وأضعف عند خط الاستواء.
- الدوران المحوري للأرض:
- تدور الأرض حول محورها مرة كل 24 ساعة.
- يؤدي هذا الدوران إلى وجود قوة الطرد المركزي التي تُقاوم قوة الجاذبية الأرضية.
- تكون قوة الطرد المركزي أقوى عند خط الاستواء وأضعف عند القطبين.
- تُؤدّي قوة الطرد المركزي إلى انخفاض قيمة قوة الجاذبية الأرضية الفعلية عند خط الاستواء.
أمثلة على تأثير العوامل المؤثرة في قوة الجاذبية الأرضية:
- شعور رواد الفضاء بانعدام الوزن:
- عندما يكون رواد الفضاء في مدار حول الأرض، يكونون بعيدين نسبيًا عن مركز كتلة الأرض.
- يؤدي ذلك إلى انخفاض كبير في قوة الجاذبية الأرضية التي تؤثر عليهم.
- هذا الانخفاض في قوة الجاذبية الأرضية هو ما يُسبّب شعور رواد الفضاء بانعدام الوزن.
- اختلاف وزن الإنسان على سطح الأرض:
- يختلف وزن الإنسان على سطح الأرض قليلاً من مكان إلى آخر بسبب العوامل المذكورة أعلاه.
- على سبيل المثال، يكون وزن الإنسان على خط الاستواء أقل بقليل من وزنه عند القطبين.
- ارتفاع المد والجزر:
- تُؤثّر قوة جاذبية القمر على سطح الأرض، ممّا يُؤدّي إلى حدوث ظاهرة المد والجزر.
- تتغيّر قوة جاذبية القمر على مدار الشهر بسبب تغيّر موقع القمر بالنسبة إلى الأرض.
- يؤدي ذلك إلى حدوث مدين مرتفعين وجزرين منخفضين مرتين في اليوم.
