افتح القائمة الرئيسية

قانون الجذب العام لنيوتن

التجاذب الكوني لنيوتن
(بالتحويل من قانون الجذب العام)

قانون الجذب العام لنيوتن (بالإنجليزية: Newton's Law of Universal Gravitation)، أو كما يعرف اختصارًا بقانون الجذب العام أو قانون التجاذب الكوني هو قانون الجاذبية أو الثقالة وينتمي للميكانيكا الكلاسيكية، وهو قانون فيزيائي استنباطي ينص على أنه "توجد قوة تجاذب بين أي جسمين في الكون، تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب كتلتيهما، وعكسيًا مع مربع المسافة بين مركزيهما".[1][2][3] وحدتها

قانون الجذب العام لنيوتن
NewtonsLawOfUniversalGravitation.svg
 

النوع قانون فيزيائي  تعديل قيمة خاصية حالة من (P31) في ويكي بيانات
الصيغة   تعديل قيمة خاصية تعريف الصيغة (P2534) في ويكي بيانات
سميت بأسم إسحاق نيوتن

ويُسمى هذا القانون عادة بقانون التربيع العكسي؛ وذلك لأن القوة تتناسب عكسياً مع مربع المسافة بين مركزي الجسمين. حيث أن الكتلة () تؤثر على الكتلة () بقوة مقدارها ()، والكتلة () تؤثر بقوة مقدارها () على الكتلة ()

ثابت الجذب العام يقدر ب :

الصورة القياسية لقانون الجذب العام لنيوتنعدل

 

حيث:

  •   القوة الناتجة عن الجاذبي
  •   ثابت الجذب العام بين الكتل
  •  ، كتلتان لجسيمين
  •   البعد بين الجسيمين

الصورة الاتجاهية لقانون الجذب العام لنيوتنعدل

 

حيث:

  متجه القوة التي يؤثر بها الجسيم 1 على 2.
  متجه القوة التي يؤثر بها الجسيم 2 على 1.
  ثابت الجذب العام بين الكتل وقيمته   [4]
  و كتلتان لجسيمين على الترتيب
  البعد بين الجسيمين (أي مقدار المتجه الذي هو مقدار الفرق بين متجهي موضعي الجسيمين).
  وحدة متجه للمتجه من 1 إلى 2.

حساب مدار قمر اصطناعي حول الأرضعدل

 
محطة الفضاء الدولية (ISS) سنة 2011

على عد مدار القمر الاصطناعي أو مدار محطة الفضاء الدولية دائريًّا حول الأرض، يمكن جعل وزن القمر الاصطناعي (القوة الوزنية) مساويًأ للقوة الطاردة المركزية ونحصل على سرعة دوران القمر الاصطناعي حول الأرض ووقت الدورة.

قانون الجذب العام لنيوتن :

 

حيث :

  القوة الوزنية
  ثابت الجاذبية,
  كتلة التابع,
  كتلة الجسم المركزي,
  نصف قطر الجسم المركزي.

وتعطى القوة الوزنية لقمر اصطناعي يدور حول الأرض مع استخدام متوسط كثافة الأرض   (بدلا من كتلتها) فنحصل على:

 

وبمساواة هذه المعادلة بمعادلة القوة الوزنية   نحصل على التسارع المركزي   (في حالة الأرض هو عجلة الجاذبية):

 

ونفترض أن القوة الوزنية   والقوة الطاردة المركزية   عند السرعة في المدار  متساويتان:

 

وبحل المعادلة للحصول على السرعة   وإجراء الاختصارات لكتلة القمر الصناعي  :

 

نحصل على زمن الدورة  

 

أي أن زمن الدورة = المحيط  / السرعة :

 
 

وبصرف النظر عن الثوابت الطبيعية يعتمد زمن الدورة على كثافة الجسم المركزي ، ولا يعتمد على نصف قطره.

القيــم في حالة الأرض:

 
 
 

يبلغ زمن الدورة 90 دقيقة بالنسبة لمدار منخفض حول الأرض ، وهو ينطبق على معظم المركبات الفضائية المأهولة التي تدور حول الارض.

بغرض المقارنة ، فلنعتبر القمر فوبوس:

 
 
 

ورغم أن قطر فوبوس يبلغ 25 كيلومتر فقط ، يكون زمن الدورة حوله في مدار منخفض مساويا تقريبا لزمن الدورة على الأرض (وزمن دورته في الحقيقة أكبر). ولكن السرعة في هذا المدار تكون 33 كيلومتر / الساعة. أي أن رائد الفضاء الذي يكون على القمر فوبوس يستطيع قذف كرة تنس بيده إلى مدار فوق فوبوس.

تفسيراتعدل

قدم القانون تفسيرات عدة للعديد من الظواهر التي تحدث على مستوى الكون وعلى مستوى الأجرام السماوية والكواكب في شتى المجرات باختلافاتها ، ومن بين التفسيرات التي أعطاها وقدمها هذا القانون ما يلي :

  • تقديم تفسير للنسق الدوراني الذي يحدث بين الكواكب والنجوم والمستعرات التي تكون على وشك الإندثار والتفكك .
  • تقديم القانون لتفسير تام حول الجذب الكولومي الذي يحدث على مستوى الأنوية الذرية وعلى مستوى الجزيئات الذرية .
  • تقديم تفسير حول ماهية السقوط الحر والثقالة الجسيمية التكتلية للماديات الكونية .
  • تقديم تفسير حول ماهية الجذب بين محتويات الكون من جسيمات ذرية ودون ذرية ومحتويات المادة الباريونية العادية.

انظر أيضاًعدل

مراجععدل

  1. ^ The Michell-Cavendish Experiment, Laurent Hodges نسخة محفوظة 06 سبتمبر 2017 على موقع واي باك مشين.
  2. ^ Purrington، Robert D. (2009). The First Professional Scientist: Robert Hooke and the Royal Society of London. Springer. صفحة 168. ISBN 3-0346-0036-4. 
  3. ^ Misner، Charles W.؛ Thorne، Kip S.؛ Wheeler، John Archibald (1973). Gravitation. New York: W. H.Freeman and Company. ISBN 0-7167-0344-0 
  4. ^ Mohr، Peter J.; Taylor, Barry N.; Newell, David B. (2008). "CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006" (PDF). Rev. Mod. Phys. 80: 633–730. doi:10.1103/RevModPhys.80.633.  Cite uses deprecated parameter |coauthors= (مساعدة) Direct link to value.