قوانين الحركة تابع 2

الثقالة أو الجاذبية الأرضية

الثقالة أو الجاذبية Gravity هي ميل الكتل و الأجسام للتحرك و الانجذاب نحو بعضها البعض كما في الجاذبية بين المغنطيسات و الأجسام الحديدية , كان إسحاق نيوتن أول من تحدث عن قوى الثقالة (الجاذبية) محاولا وضع نظرية تفسر ميل الأجسام للسقوط نحو الأرض (تفاحة نيوتن) بشكل يتناسق مع قوانينه التحريكية الثلاثة .

فالوزن هو القوة التي تحثها الثقالة محدثة الانجذاب بين الأرض و الجسم المعني و هي تساوي جداء تسارع الثفالة في كتلة الجسم . كان أول من وضع نظرية للثقالة هو الفبزبائي المعروف اسحاق نيوتن و بقيت هذه النظرية صامدة حتى تم استبدالها من قبل اينشتاين بنظرية النسبية العامة لكن معادلة نيوتن تبقى صحيحة و أكثر عملية عندما نتحدث عن حقول ثقالية ضعيفة كارسال المركبات الفضائية و التطبيقات الهندسية الانشائية مثل بناء الجسور المعلقة .

يقول قانون الجاذبية العام لنيوتن : أن كل جسم يجذب جسما آخر في الكون بقوة محمولة على الخط الواصل بين المركزين و شدتها متناسبة طردا مع كتلتيهما و عكسا مع مربع المسافة بينهما .

ق = ثا (ك1 × ك2) / ف2

انتشر مصطلح الجاذبية الأرضية مبكرا كون فكرة التجاذب كانت راسخة حسب النظرة النيوتنية , لكن الترجمة الدقيقة للمصطلح بارتباطه بمقهوم الثقل (grav-) و تغير النظرة إلى هذه القوة بعد ظهور نظرية النسبية دعمت تسميتها بقوى الثقالة . الوزن عبارة عن مقدار فيزيائي متجهي وهو القوة المسلطة من الأرض على الأجسام

الجاذبية بين الكتل
حسب قانون نيوتن فإن الكتل تتبادل التجاذب بين بعضها بقوة متبادلة ، وهي ضئيلة نسبيا للكتل الصغيرة ، وتتناسب هذه القوة تناسبا طرديا مع كتل الاجسام وتناسبا عكسيا مع مربع المسافة بينهما فتكون العلاقة الرياضية:

ق = ج (ك1 × ك2) / ف2

حيث ق هي القوة ، ك1 و ك2 كتل الجسمين المتجاذبين و ف هي المسافة الفاصلة بين مركزي كتلة الجسمين. ج هي ثابت التجاذب بين الكتل وقيمته ج = 6.6742 × -1110 نيوتن·م 2 /كغ 2

هذا الفانون مثل معظم قوانين الميكانيك الكلاسيكي يطبق على الاجسام النقطية أما الاجسام الكبيرة ذات الاشكال المختلفة فنعمد الى تطبيق حسبان التكامل من اجل الحصول على شدة قوة الثقالة المطبقة عليها .

طبيعة قوى الثقالة حسب النظريات الفيزيائية
تعتبر قوة الثقالة في الميكانيك الكلاسيكي قوة مباشرة بعيدة المدى بمعنى أن هذه القوة تستطيع التأثير عن بعد بدون واسطة و يتم تأثيرها بشكل لحظي فأي تغير في موقع أحد الجسمين يرافقه تحول لحظي في الجاذبية بينه و بين الجسم الآخر , ولكي يفسر اسحاق نيوتن هذه الخاصية عمد الى تعريف حقل ثقالي عالمي موجود في كل نقطة من الفضاء . هذا الحقل هو حقل شعاعي يعبر عنه بشعاع في كل نقطة و يمثل قوة الثقالة التي تتعرض لها واحدة الكتل عندما توضع في هذه النقطة .

تنص نظرية النسبية العامة لاينشتاين على أن وجود أي شكل من أشكال المادة أو الطاقة أو العزم يحدث انحناء في الزمكان , وبسبب هذا الانحناء فان المسارات التي تسلكها الاجسام في الجمل العطالية يمكن أن تنحرف أو تغير اتجاهها ضمن الزمن . و هذا الانحراف يظهر لنا على انه تسارع نحو الاجسام الكبيرة و عرفه نيوتن بأنه ثقالة او جاذبية . و بالتالي فان النسبية العامة ترى التسارع الثقالي أو السقوط الحر بأنه حركة عطالية فعليا ( منتظمة ) في حين ان المراقب هو من يتحرك حركة متسارعة , و هذا ما يعرف ب مبدأ التكافؤ .