كيف اكتشف نيوتن قانون الجاذبية؟ الجاذبية هي القوة المسؤولة عن حركة جميع الأشياء على سطح الأرض؟ وسنناقش في هذه المقالة كل شيء عن الجاذبية بالتفصيل، لذا تابعونا.
الجاذبية
تعني جاذبية اتجاه الكتل والأجسام للانجذاب في اتجاه بعضها البعض، إن الوزن هو القوة التي تنشأ عن الجاذبية.
اكتشفها العالم إسحاق نيوتن، وقام العالم أينشتاين بتعديلها لاحقا وأطلق عليها نظرية النسبية بعد التعديل.
شاهد أيضا: قصة اكتشاف الجاذبية الأرضية وقوانينها
إسحاق نيوتن
- هو عالم إنجليزي ولد في إنجلترا في شهر 11 من عام 1642 وتوفي في شهر مارس من عام 1727 في مدينة لندن، مدينة الضباب، عندما كان عمره 85 سنة.
- هو عالم فيزياء وأيضا رياضيات، وهو واحد من أشهر العلماء في القرن السابع عشر.
- اكتشف تكوين الضوء الأبيض بدمج الألوان في مجال البصريات.
- بالإضافة إلى ذلك، كان أول من وضع أسس البصريات للفيزياء الحديثة.
- وضع قوانين الحركة الثلاثة في مجال الميكانيكا، وبالإضافة إلى ذلك، وضع مبادئ الفيزياء الحديثة التي أدت إلى صياغة قانون الجاذبية الأرضية.
- في مجال الرياضيات، اكتشف العالم إسحاق نيوتن علم التفاضل والتكامل، وكتبه الأكثر شهرة هي (الأصول الرياضية للفلسفة الرياضية).
- واحدة من أهم أعماله الفردية كانت في عام 1687م، وهناك العديد من الكتب التي كتبها سواء بشكل فردي أو بالتعاون مع علماء آخرين.
كيف اكتشف نيوتن قانون الجاذبية؟
- بعد أن تعرفنا على قوة الجاذبية وعالم إسحاق نيوتن، هيا بنا نتعرف معا على كيفية اكتشاف نيوتن لقانون الجاذبية.
- في حين كان العالم الفيزيائي إسحاق نيوتن يجلس تحت شجرة التفاح، سقطت فجأة تفاحة مباشرة فوق رأسه.
- ثم بقي يفكر في سبب سقوط التفاحة على رأسه بشكل عمودي، ولماذا لم تسقط للأعلى أو للأسفل أو تطير في الهواء.
- ظل يفكر في هذه المسألة لفترة طويلة، ثم وضع قانون الجاذبية الذي يشير إلى أن الجاذبية هي التي تسبب سقوط التفاحة.
- في اتجاه عمودي على سطح الأرض، وليس في الاتجاه العلوي أو السفلي أو الطيران في الهواء.
قانون الجاذبية لنيوتن
- كيف اكتشف نيوتن قانون الجاذبية؟ من خلال قوانين الفيزياء البسيطة.
- ويتطلب وجود قوة جاذبية بين جسمين، وتزداد تلك القوة بنسبة متناسبة مع الكتلة.
- وفي الوقت نفسه، تتناسب بشكل عكسي مع مربع المسافة بينهما.
- يطلق على قانون الجاذبية لنيوتن أيضا اسم قانون التربيع العكسي، ويأتي هذا الاسم نتيجة للقوة التي تنشأ بين جسمين مفصولين بمركزيهما.
نص قانون جاذبية الكرة الأرضية لنيوتن
- وضع إسحاق نيوتن نظرية الكرة الأرضية في القرن 17 في نهاية الثمانينات.
- فقد أشار إلى أن الجاذبية الأرضية هي قوة يمكن تنبؤها، وتؤثر على جميع المواد في الكون، وتعمل هذه القوة عن طريق المسافة والكتلة.
- تنص النظرية على أن كل جسيم من جسيمات المادة يجذب الجزيئات الأخرى بقوة تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بينهما.
- وفي نفس الوقت تتناسب بشكل متناسب مع ناتج الكتلة.
صياغة القانون بشكل رياضي
قوة الجذب = ثابت الجاذبية × (كتلة الجسم الأول × كتلة الجسم الثاني) ÷ مربع المسافة بين الجسمين.
تطبيقات على قانون الجاذبية الأرضية لنيوتن
- كيف اكتشف نيوتن قانون الجاذبية؟ قانون الجاذبية لنيوتن ينطبق على جميع الأجسام الموجودة على سطح الأرض.
- سواء كانت هذه الأجسام تقع على مسافات بعيدة مثل الأجرام السماوية مثل الأرض والشمس والقمر.
- يطبق قانون نيوتن للجاذبية أيضا على المسافات القصيرة، مثل المسافة بين التفاحة والأرض.
- ومع ذلك، قانون الجاذبية لا ينطبق على الأجسام التي تفصل بينها مسافة 10 متر.
إطلاق الأقمار الصناعية الحديثة
- واحدة من التطبيقات المتعلقة بقانون الجاذبية الأرضية، أو قانون الجذب العام، هي إطلاق الأقمار الصناعية الحديثة التي تدور حول الأرض في مسارات دائرية.
- وفي نفس الوقت تبقى ثابتة في مساراتها.
- إطلاق الأقمار الصناعية الحديثة هو دليل قوي على صحة قانون الجذب العام.
ظاهرتي خسوف القمر وكسوف الشمس
من بين التطبيقات الشهيرة التي اعتمدتها العلماء باستخدام قانون الجاذبية الأرضية لنيوتن، يعتبر ذلك دليلا قويا على صحة نظرية نيوتن للجاذبية.
للتعرف على المزيد: بحث عن قوانين نيوتن وأهم إنجازاته مختصر
الجاذبية الأرضية
- توضح قوانين نيوتن أن الأجسام الساكنة ستظل في حالة سكون دون حركة.
- في الوقت نفسه، ستتحرك الأجسام المتحركة عموديا وعلى خط مستقيم بفعل قوة الجاذبية الأرضية.
- تتحرك الكواكب في شكل بيضاوي وليس في خطوط مستقيمة، ولذلك يجب وجود قوة تؤثر على مسار الكواكب، وقد أوضح نيوتن أن تلك القوة هي قوة الجاذبية الأرضية.
الجاذبية في النواة
هناك 3 قوى جاذبة تعمل على جعل الذرة متماسكة، وتتمثل تلك القوى فيما يلي:
القوة المغناطيسية
- تتحمل المسؤولية عن جذب الجسيمات الموجبة نحو الجسيمات السالبة.
- حيث تتجاذب الإلكترونات المشحونة سالبا مع البروتونات المشحونة موجبا، وينتج عن ذلك دوران الإلكترونات حول النواة بحركة دائمة.
القوة النووية القوية
- البروتونات المشحونة إيجابيا موجودة في نواة الذرة، ووفقا للقوة المغناطيسية، يجب أن تتنافر هذه الجسيمات.
- تعمل الطاقة النووية القوية على حماية النواة من الانفجارات التي قد تحدث في داخلها، وذلك بفضل وجود البروتونات ذات الشحنة السالبة في مركز النواة.
- القوة النووية والقوة المغناطيسية تعملان على جمع جزيئات الذرة في النواة وتماسكها.
القوة النووية الضعيفة
- تساهم القوة النووية الضعيفة في تماسك جميع جزيئات الذرة مع بعضها داخل النواة.
- تعد هذه أضعف أنواع القوة في النواة التي تحافظ على تماسك جزيئات الذرة، وبالإضافة إلى ذلك، تجذب الجسيمات نحو بعضها البعض.
الظواهر التي يفسرها قانون الجاذبية
قانون الجاذبية يشرح العديد من الظواهر، وتشمل هذه الظواهر ما يلي:
- حدثت ظاهرة سقوط الكرة مرة أخرى بعد أن ألقيت في الهواء الطلق.
- أيضا، يظهر سقوط التفاحة للأسفل بدلا من طيرانها في الهواء أو ارتفاعها للأعلى.
- ظاهرة سير الإنسان على الأرض دون الطيران في الهواء.
- السيارة تهبط بسرعة من جبل بدون استخدام الفرامل أو تشغيل المحرك.
- سقوط قلم أو أي شيء على الأرض.
- ظاهرة وجود المشروبات والمياه في أسفل الكوب، وليس في أعلى الكوب.
- سقوط صخرة بسرعة من أعلى الجبل بمفردها ودون مساعدة من أحد.
- عودة الورقة إلى الأرض مرة أخرى بعد ارتفاعها في الهواء.
- حدث عودة منطاد الهيليوم بعد طيرانه في السماء.
قوانين نيوتن في الحركة
هناك 3 قوانين للحركة وضعها العالم الإنجليزي إسحاق نيوتن، وتتمثل هذه القوانين فيما يلي:
القانون الأول
- (الجسم الساكن يظل ساكنا، والجسم المتحرك يظل متحركا بنفس السرعة والاتجاه، ما لم يؤثر عليه قوة خارجية تسبب تغييرا في حالته)
- يوضح هذا القانون أن الأجسام لا تتحرك بمفردها، بل تحتاج إلى وجود قوة خارجية تؤثر عليها لتحركها.
أمثلة حياتية على القانون الأول
- تظل الكرة تتحرك في مكانها ولا تتوقف ما لم تتأثر بقوة خارجية توقفها، وعادة ما تتوقف الكرة على السطح الخشن بسرعة أكبر من السطح الناعم.
- عندما يتم إلقاء الحجر على الأرض، يبقى ساكنا حتى يتأثر بقوة خارجية تغير حالته السكونية.
القانون الثاني
- عندما تؤثر قوة على جسم ما، فإن هذه القوة تعطي الجسم تسارعا، ويتناسب هذا التسارع تناسبا مباشرا مع القوة المؤثرة وتناسبا عكسيا مع كتلة الجسم
- هذا القانون يوضح أنه لزيادة سرعة الجسم، يتطلب وجود قوة ناتجة بالإضافة إلى كتلة الجسم.
أمثلة حياتية على القانون الثاني
- الشخص النحيل يسير بسرعة كبيرة جدا مقارنة بالشخص ذو الوزن الزائد.
- السيارة الكبيرة الحجم تحتاج إلى قوة كبيرة للتحرك من مكانها، على عكس السيارة الصغيرة التي تحتاج إلى قوة صغيرة.
القانون الثالث
- (15401)” “(لكل فعل هناك رد فعل متساو له من حيث المقدار ومعاكس له من حيث الاتجاه).
- يعتبر هذا القانون واحدا من القوانين الأكثر استخداما في مختلف مجالات الحياة.
- ويبين أن القوى تحدث بشكل مزدوج وليس بشكل فردي، حيث تكون قوة الجسم لديها قوة مساوية لها في القيمة وفي نفس الوقت تكون معاكسة لها في الاتجاه.
أمثلة حياتية على القانون الثالث
- عند سحب الشريط المطاطي، يعود بسرعة وبنفس القوة التي تم سحبه بها، ولكن في اتجاه معاكس.
- الطائر الذي يحلق في السماء يضغط على الهواء بأجنحته في اتجاه الخلف، وفي الوقت نفسه يدفع الهواء بقوة متساوية في الاتجاه المعاكس لحركته.
نرشح لك أيضا: آثار انعدام الجاذبية عند سقوط الأجسام إلى الأسفل؟
وفي النهاية، الجاذبية الأرضية هي التي تتحكم في سقوط الأشياء، وتناولنا معا كيفية اكتشاف نيوتن لقانون الجاذبية وشرحنا كل شيء بالتفصيل عن الجاذبية. نتمنى أن يعجبكم المقال ونأمل مشاركته لتعم الفائدة.
