العوامل التي تؤثر على تسارع الجاذبية: هل حجم الكوكب أحدها؟

العوامل التي تؤثر على تسارع الجاذبية: هل حجم الكوكب أحدها؟
العوامل التي تؤثر على تسارع الجاذبية: هل حجم الكوكب أحدها؟

ما العوامل التي تؤثر على تسارع الجاذبية؟

يعد كوكب الأرض جسم متحرك له سرعة معينة يدور فيها، وينشأ من هذه السرعة التسارع، حيث يُطلق مفهوم تسارع الجاذبية على تسارع الجسم نتيجة قوة الجاذبية الأرضية.[١]

لا يعتمد تسارع الجاذبية على حجم الكوكب بشكل مباشر، إذ إنّه لا يمكن إيجاد علاقة واضحة بين حجم الكوكب والتسارع، وإنما يعتمد على عاملين رئيسيين؛ هما الكثافة والكتلة، إذ يرتبط تسارع الجاذبية الخاص بكوكب الأرض بعلاقة طردية مع الكتلة والجاذبية، فكلما كان الجسم أثقل وزنًا، زاد تأثير جاذبية الكوكب عليه،[٢] وفيما يأتي أبرز العوامل التي تؤثر في تسارع الجاذبية:

شكل الأرض

يؤثر شكل الأرض البيضاوي على تسارع الجاذبية، إذ تتصف الأرض بأنّها مسطحة عند الأقطاب؛ بحيث يقل هذا التسطح عند الاتجاه نحو خط الاستواء، وهذا ما يجعل قطر الأرض عند القطبين أقل من قطرها عند خط الاستواء.[٣]

وفقًا لمعادلة التسارع فإنّ التسارع الناتج عن الجاذبية يتناسب عكسًيا مع مربع نصف قطر الأرض، وبالتالي يكون تسارع الجاذبية أكثر عند القطبين، وأقل عند خط الاستواء، أي أنّ تسارع الجاذبية يزداد عندما يتحرك المرء من خط الاستواء نحو أحد الأقطاب.[٤]

الحركة الدورانية للأرض

يعتمد تأثير الحركة الدورانية للأرض في تسارع الجاذبية على مكان التأثير، فعند الأقطاب يزداد تأثير تسارع الجاذبية، وتكون أعلى قيمة للجاذبية عندها، أما عند خط الاستواء فتكون قيمة الجاذبية أقل ما يمكن.[٣]

يعود اختلاف قيمة تسارع الجاذبية عند الأقطاب وخط الاستواء إلى الحركة الدائرية للأرض حول محورها، إذ تتحرك جميع كواكب النظام الشمسي حركة دائرية حول محورها، ولكل كوكب سرعة معينة أثناء دورانه حول محوره، إذ تميل الكواكب أثناء دورانها بزواية معينة، وهذا ما يسمّى بالسرعة الزّاوية.[٣]

يشكّل كوكب الأرض أثناء دورانه نصف دائرة لها نصف قطر معين وثابت، أي إنّ للأرض سرعة زاوية، ونصف قطر ثابت،[٣] ويعود اختلاف قيمة تسارع الجاذبية في الأقطاب وخط الاستواء على اختلاف قيمة خطوط العرض، إذ إنّ للقطبين خط عرض مقداره 90 درجة، وعند خط الاستواء خط العرض مقداره صفر.[٤]

الارتفاع فوق سطح الأرض

يقل تأثير الجاذبية الأرضية كلما زاد الارتفاع عن سطح الأرض، وتتناقص قيمتها كلما ازداد ارتفاع الجسم أكثر، وهكذا تستمر الجاذبية بالتناقص إلى أن تصبح قيمتها صفرًا على مسافة بعيدة جدًا عن سطح الأرض، أي خارج كوكب الأرض، وهذا لأن تأثيرها يختفي عند الخروج من الأرض.[٤]

العمق تحت سطح الأرض

يؤثر النزول إلى عمق الأرض في التقليل من قيمة تسارع الجاذبية، إذ إنّه كلما زاد عمق الأرض، قلت قيمة تسارع الجاذبية، وتستمر هذه القيمة بالانخفاض إلى أن تصل إلى الصفر عند مركز الأرض.[٣]

تؤثر العديد من العوامل في تسارع الجاذبية، ومن أبرزها؛ الحركة الدورانية للأرض، حيث تختلف قيمة التسارع من مكان لآخر على سطح الأرض اعتمادًا على خطوط العرض، كما ترتبط قيمة تسارع الجاذبية الأرضية مع العمق تحت سطح الأرض بعلاقة عكسية، ويتناسب تسارع الجاذبية الأرضية مع الارتفاع عن سطح الأرض بعلاقة عكسية أيضاً.

أسئلة شائعة حول الجاذبية الأرضية وتسارعها

فيما يأتي أبرز الأسئلة الشائعة وإجابتها حول جاذبية الأرض وتسارعها:

  • ما قيمة تسارع الجاذبية الأرضية؟

تؤثر الجاذبية الأرضية في تسارع جميع الأجسام التي تسقط سقوطًا حرًا داخل سطح الأرض، بمقدار ثابت وهو 9.8 م / ث2، ولتسهيل استخدامه في المعادلات الحسابية يقرب لـ 10 م / ث2.[٥]

  • ما قيمة تسارع الجاذبية في حال سقوط الأجسام سقوط حر؟

تبلغ قيمة التسارع للأجسام في حال السقوط الحر في الفراغ نفس مقدار ثابت تسارع الجاذبية الأرضية، أي 9.8 م / ث2، مهما كان حجمها، وشكلها.[٦]

  • ماذا يحدث كلما ابتعدنا عن الأرض للتسارع الناتج عن مجال الجاذبية الأرضية؟

تسحب الجاذبية الأجسام للأسفل، لذا كلما ابتعدنا عن سطح الأرض تضعف قوة الجاذبية الأرضية التي تؤثر في الأجسام، إلى أن يختفي تأثيرها تمامًا عند الوصول للفضاء الخارجي.[٧]

  • متى يكون تسارع الجاذبية موجب؟

تسحب الجاذبية الأرضية جميع الأجسام للأسفل، وبما أنّ الأجسام تتحرك إما نزولًا لأسفل، أو صعودًا، فعندما تسقط الأجسام لأسفل فإنها تتحرك بنفس اتجاه الجاذبية الأرضية، لذا تكون قيمة الجاذبية الأرضية موجبة.[٨]

  • متى يكون تسارع الجاذبية سالب؟

تؤثر الجاذبية الأرضية في الأجسام للأسفل، فعند قذف جسم ما لأعلى، تصبح قيمة تسارع الجاذبية سالبة، وهذا لأنّ اتجاه حركة الجسم لأعلى، أي عكس اتجاه تأثير الجاذبية (أسفل).[٨]

  • تعد قوة الجاذبية الأرضية مثالًا على أي قوة؟

قوة الجاذبية الأرضية هي من الأمثلة على قوى السحب، إذ إنّها تسحب جميع الأجسام لأسفل.[٩]

  • متى تنعدم الجاذبية الأرضية؟

تنعدم قوة الجاذبية الأرضية في الفضاء الخارجي،[١٠] لأنه خارج نطاق الأرض، كما وتنعدم الجاذبية أيضًا عند مركز الأرض.[٣]

  • ما أهمية وجود الجاذبية الأرضية؟

يستحيل العيش على سطح الأرض بدون الجاذبية الأرضية، إذ إنّ الجاذبية تُبقي الأرض ثابتة في مدار محدد، مما يساهم في الحفاظ على الغلاف الجوي حول الأرض، وبالتالي الحفاظ على الهواء الذي نتنفسه.[١١]

تؤثر الجاذبية الأرضية في تسارع الأجسام التي تسقط سقوطًا حرًا داخل سطح الأرض بمقدار تسارع ثابت وهو 9.8 م / ث2، حيث تكون قيمة الجاذبية موجبة عند سقوط الأجسام للأسفل، بينما تكون ذات قيمة سالبة عند صعود الأجسام للأعلى.

المراجع[+]

  1. "Factors affecting Acceleration due to Gravity", Geeks for Geeks, 22/6/2021, Retrieved 22/6/2021. Edited.
  2. by Matt Williams (1/1/2016), "How strong is gravity on other planets?", PHYS.ORG, Retrieved 22/6/2021. Edited.
  3. ^ أ ب ت ث ج ح "What is Acceleration due to Gravity?", BYJUS, Retrieved 22/6/2021. Edited.
  4. ^ أ ب ت "Factors affecting Acceleration due to Gravity", Geeks for Geeks, 21/5/2021, Retrieved 22/6/2021. Edited.
  5. "physicsclassroom", the Physics Classroom, Retrieved 22/6/2021. Edited.
  6. "Free Falling Object", NASA, Retrieved 22/6/2021. Edited.
  7. "ASK AN D EXPLATION", HOW THINGS FLY, Retrieved 22/6/2021. Edited.
  8. ^ أ ب " Acceleration Due to Gravity ", sites.google, Retrieved 22/6/2021. Edited.
  9. " Gravitational Force: Definition, Equation & Examples", study.com, Retrieved 22/6/2021. Edited.
  10. "The space shuttle astronauts are weightless when they are in orbit. Where does gravity stop?", UNION UNIVERITSY, Retrieved 22/6/2021. Edited.
  11. " What Is Gravity?", NASA, Retrieved 22/6/2021. Edited.

23 مشاهدة